Mekanika
Jatuh menuju M
Perhatikan bola berakselerasi menuju massa pusat M — lebih kuat saat lebih dekat (kuadrat terbalik).
Jatuh menuju M — simulasi Mekanika interaktif. Perhatikan bola berakselerasi menuju massa pusat M — lebih kuat saat lebih dekat (kuadrat terbalik). Laboratorium fisika virtual gratis berbasis browser dengan pengukuran SI langsung dan tutorial terpandu.
Gravitasi berbanding terbalik kuadrat jarak
Gravitasi Newton berkurang seperti 1/r². Sebuah benda yang dilepaskan dekat dari sebuah massa pusat berakselerasi lebih besar saat mendekat.
Berbeda dari g yang seragam dekat permukaan Bumi, medan gravitasi sebuah massa titik menguat saat jarak berkurang. Jatuh radial di bawah gravitasi 1/r² adalah sebuah langkah penting untuk memahami orbit dan kecepatan lepas.
- F = GMm/r²
- g(r) = GM/r²
Singkat investigasi
Rencanakan pertanyaan sebelum Anda membuka lab
Ringkasan ini mencerminkan halaman prerender: pertanyaan utama, prediksi yang bersaing, peran variabel, hukum yang mengatur, penyiapan, serta petunjuk analisis dan pengembangan tetap terlihat dalam urutan ini.
Pertanyaan mengemudi
Sebuah probe dilepaskan dari keadaan diam dan jatuh lurus menuju suatu massa pusat di bawah gravitasi kuadrat terbalik. Ketika benda tersebut turun dari radius 3,0 m menjadi 2,0 m menjadi 1,0 m, bagaimana kecepatannya berubah?
Prediksi untuk ditimbang
- Kecepatannya bertambah dengan kecepatan tetap, seperti bola yang dijatuhkan di dekat permukaan bumi.
- Kecepatannya bertambah semakin cepat — tarikannya semakin kuat seiring jaraknya semakin dekat.
- Ia melambat saat ia mendekat, karena massa di pusatnya menolak pergerakan yang cepat.
Peran variabel
Apa yang Anda tetapkan:
- Lepaskan Radius r₀ (m)
- Radius sungai (m)
Apa yang Anda ukur:
- Kecepatan Melarikan Diri di r (m/s)
- Kecepatan Jatuh (m/s)
Bagaimana penyelidikannya berjalan
- Buka preset grav-fall. Sebuah probe berada dalam keadaan diam pada jarak r₀ = 3.5 m dari massa pusat di tengah kanvas.
- Pastikan r-probe (jarak) dan speed probe keduanya terpasang pada badan probe sebelum Anda menjalankan apa pun.
- Jalankan simulasi dan jeda saat probe melewati r = 3.0 m, lalu 2.0 m, lalu 1.0 m, membaca probe kecepatan pada setiap radius.
Persamaan yang mengatur
Energi Potensial Gravitasi — PE = −m·GM / r
Saat probe jatuh ke dalam, r menyusut dan energi potensial (negatif) ini menjadi lebih negatif, melepaskan energi yang muncul kembali sebagai energi kinetik — itulah sebabnya probe terus melaju dengan kecepatan yang lebih tinggi daripada turun dengan kecepatan tetap.
Kecepatan Melarikan Diri — v_esc = √(2GM / r)
Kecepatan yang dibutuhkan suatu benda pada radius r untuk bisa lepas dari massa pusatnya. Sebuah wahana yang dijatuhkan dari keadaan diam dimulai dengan energi total negatif, sehingga kecepatan jatuhnya tetap di bawah nilai ini pada setiap radius — ia terikat, bukan lepas.
Apa yang diminta siswa untuk dikerjakan oleh lembar kerja yang dapat dicetak
- Probe jatuh pada jarak yang sama 0,5 m dari 3,5→3,0 m dan lagi dari 1,5→1,0 m, namun kecepatannya jauh lebih besar pada interval dalam. Gunakan data Anda untuk menjelaskan mengapa jarak yang sama tidak memberikan peningkatan kecepatan yang sama di sini (tidak seperti jatuh bebas pada konstanta g).
- Untuk setiap baris, bandingkan kecepatan jatuh yang Anda ukur dengan kecepatan lepas pada radius yang sama. Kecepatan jatuhnya selalu lebih kecil — hubungkan hal ini dengan fakta bahwa probe mulai dari keadaan diam (energi totalnya negatif, sehingga tetap terikat).
Di mana hal ini muncul di luar lab
- Di dekat permukaan bumi kita menggunakan v = √(2g·Δh) dengan konstanta g. Jelaskan mengapa rumus tersebut gagal di sini, dan berapa besaran yang menggantikan konstanta g saat probe bergerak ke dalam.
- Rumus ideal v = √(2GM(1/r − 1/r₀)) meledak hingga tak terhingga sebagai r → 0. Simulasi sebenarnya menyematkan probe tepat di luar pusat. Alasan fisik apa (dan pilihan pemodelan apa) yang membuat kecepatan tetap terbatas?
- AP Physics 1 — Unit 6: Energy and Momentum of Rotating Systems
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.4 Rigid body mechanics
- IB Physics — D.1 Gravitational fields
- General High School Physics — Rotation, gravitation & orbits
- NGSS High School Physics — Gravitational and electrostatic forces
- Middle School Physical Science — Gravity between objects
- Selamat datang di jatuh gravitasi
- Pilih probe
- Tekan Putar
- Jatuh ke dalam
- Buka data
- Berhasil!
Buka simulasi interaktif untuk membangun adegan, tekan Putar, dan jelajahi dengan pengukuran langsung dan tutorial terpandu.
Hukum Gravitasi Universal Newton