Holdra ejtés: változtatja-e a tömeg a szabadesés sebességét?

1 · Jóslás

A Holdon egy 1 kg-os és egy 6 kg-os labdát egyszerre, ugyanabból a magasságból engednek el, légüres térben, légellenállás nélkül. Melyik gyorsul fel gyorsabban esés közben?

2 · Előkészítés

  1. Nyisd meg a Holdra ejtés előbeállítást. Jegyezd fel a két labdát: egy könnyű (1 kg) és egy nehéz (6 kg), amelyeket egyszerre engednek el a Hold gravitációja alatt (g = 1.6 m/s²).
  2. Válaszd ki sorban mindkét labdát, és állítsd be a tömegét a tulajdonságok panelen úgy, hogy megfeleljen a lenti adattábla Tömeg oszlopának, minden futtatás előtt.
  3. Engedd el mindkét labdát, állítsd meg a szimulációt az Idő oszlopban feltüntetett eltelt időnél, és olvasd le a labda lefelé irányuló sebességét (vy) a mérőről.

3 · Adatgyűjtés

Tömeg (m) (kg)Eltelt idő (t) (s)Sebesség (vy) (m/s)Impulzus (p) (kg·m/s)
1.001.00
6.001.00
6.002.00

Ábrázold a vy-t (y-tengely) a tömeggel (x-tengely) szemben az 1. és 2. sor használatával. Ezután ábrázold a vy-t az idővel szemben a 2. és 3. sorral. Milyen alakú mindkét grafikon, és mit mond a Holdon történő szabadesésről?

4 · Elemzés

  1. A rögzített vy és tömegértékekkel számítsd ki minden sorhoz a p = mv impulzust. Mutasd meg a számítást.
  2. Hasonlítsd össze az 1. és 2. sort (azonos idő, más tömeg) valamint a 2. és 3. sort (azonos tömeg, más idő). Mit mond mindegyik összehasonítás arról, hogyan függ a sebesség a tömegtől és az időtől?

5 · Kiterjesztés

  1. Magyarázd meg az F = ma és a súly = mg segítségével, miért nem esik gyorsabban egy nehezebb labda a Holdon — noha a gravitáció nagyobb erővel húzza.
  2. Ha ugyanez a kísérlet a Földön készülne, úgy hogy egy tollat és egy tekegolyót ejtünk a levegőn át, ugyanolyan lenne az adattáblád? Miért vagy miért nem?

A fizika a kísérlet mögött

Impulzus

A p = mv impulzus egy objektum tömegét és sebességét egyetlen mennyiségbe vonja össze — bár a könnyű és a nehéz labda azonos esési sebességgel mozog egy adott időpontban, a nehezebb labda sokkal nagyobb impulzussal mozog.

Mozgási energia

A KE = ½mv² a sebesség négyzetével és közvetlenül a tömeggel nő — tehát két, azonos sebességgel földet érő labda nagyon különböző mozgási energiát hordoz, ha a tömegük eltér.

← Vissza a kísérlethez

Mechanika

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap