Mjesečev pad: mijenja li masa brzinu slobodnog pada?
1 · Predviđanje
Na Mjesecu loptica od 1 kg i loptica od 6 kg puštene su zajedno s iste visine, u vakuumu bez otpora zraka. Koja ubrzava brže dok pada?
- Teža (6 kg) loptica ubrzava brže
- Obje loptice ubrzavaju točno istom stopom
- Lakša (1 kg) loptica ubrzava brže
2 · Postava
- Otvori postav Mjesečev pad. Zabilježi dvije loptice: laku (1 kg) i tešku (6 kg), puštene zajedno pod Mjesečevom gravitacijom (g = 1.6 m/s²).
- Odaberi svaku lopticu redom i postavi njezinu masu u ploči svojstava tako da odgovara stupcu Masa tablice podataka dolje prije svakog pogibanja.
- Pusti obje loptice, pauziraj simulaciju pri proteklom vremenu navedenom u stupcu Vrijeme i očitaj silaznu brzinu loptice (vy) sa sonde.
3 · Prikupljanje podataka
| Masa (m) (kg) | Proteklo vrijeme (t) (s) | Brzina (vy) (m/s) | Količina gibanja (p) (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 2.00 |
Nacrtaj vy (y-os) naspram mase (x-os) koristeći retke 1 i 2. Zatim nacrtaj vy naspram vremena koristeći retke 2 i 3. Koji je oblik svakog grafa i što ti govori o slobodnom padu na Mjesecu?
4 · Analiza
- Koristeći svoje zabilježene vrijednosti vy i mase, izračunaj količinu gibanja p = mv za svaki redak. Pokaži svoj rad.
- Usporedi retke 1 i 2 (isto vrijeme, različita masa) i retke 2 i 3 (ista masa, različito vrijeme). Što ti svaka usporedba govori o tome kako brzina ovisi o masi naspram vremena?
5 · Proširenje
- Objasni, koristeći F = ma i težinu = mg, zašto teža loptica ne pada brže na Mjesecu — iako gravitacija vuče jače.
- Kad bi se isti pokus napravio na Zemlji ispuštanjem pera i kugle za kuglanje kroz zrak, bi li tvoja tablica podataka izgledala isto? Zašto da ili ne?
Fizika iza ovog pokusa
Količina gibanja
Količina gibanja p = mv spaja masu i brzinu objekta u jednu veličinu — iako lake i teške loptice dijele istu brzinu pada u danom trenutku, teža loptica nosi mnogo veću količinu gibanja.
Kinetička energija
KE = ½mv² raste s kvadratom brzine i izravno s masom — pa dvije loptice koje udaruju o tlo istom brzinom nose vrlo različite količine kinetičke energije ako im se mase razlikuju.
Mehanika
- Gibanje projektila i kinetička energija
- Loptica na kosini: energija na kosini bez trenja
- Blok na kosini s trenjem: traženje praga trenja mirovanja
- Granična brzina: pad kroz otpor zraka
- Laboratorij sila: drugi Newtonov zakon
- Suprotstavljene sile: drugi Newtonov zakon i količina gibanja
- Odbijajuća loptica: gubitak energije pri udaru
- Elastični sudari i očuvanje količine gibanja
- Neelastični sudar i očuvanje količine gibanja
- Newtonovo njihalo: prijenos količine gibanja i energije
- Jednostavno njihalo
- Masa na opruzi: jednostavno harmoničko gibanje