Moon Drop: Apakah Massa Mengubah Kecepatan Jatuh Bebas?
1 · Memprediksi
Di Bulan, bola bermassa 1 kg dan bola bermassa 6 kg dilepaskan secara bersamaan dari ketinggian yang sama, dalam ruang hampa tanpa hambatan udara. Manakah yang dipercepat lebih cepat saat jatuh?
- Bola yang lebih berat (6 kg) melaju lebih cepat
- Kedua bola dipercepat dengan kecepatan yang sama
- Bola yang lebih ringan (1 kg) melaju lebih cepat
2 · Pengaturan
- Buka preset Moon Drop. Perhatikan dua bola: yang ringan ( 1 kg) dan yang berat ( 6 kg), dilepaskan bersamaan di bawah gravitasi Bulan (g = 1.6 m/s²).
- Pilih setiap bola secara bergantian dan atur massanya di panel properti agar sesuai dengan kolom Massa pada tabel data di bawah sebelum setiap lari.
- Lepaskan kedua bola, jeda sim pada waktu yang telah berlalu yang tercantum di kolom Waktu, dan baca kecepatan ke bawah bola (vy) dari probe.
3 · Kumpulkan Data
| Massa (m) (kg) | Waktu yang Berlalu (t) (s) | Kecepatan (vy) (m/s) | momentum (p) (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 2.00 |
Plot vy (sumbu y) terhadap massa (sumbu x) menggunakan baris 1 dan 2. Kemudian plot vy terhadap waktu menggunakan baris 2 dan 3. Apa bentuk masing-masing grafik, dan apa yang dapat Anda ketahui tentang jatuh bebas di Bulan?
4 · Analisis
- Dengan menggunakan nilai vy dan massa yang tercatat, hitung momentum p = mv untuk setiap baris. Tunjukkan pekerjaan Anda.
- Bandingkan baris 1 dan 2 (waktu yang sama, massa berbeda) dan baris 2 dan 3 (massa sama, waktu berbeda). Apa yang diceritakan oleh setiap perbandingan tentang bagaimana kecepatan bergantung pada massa versus waktu?
5 · Perluas
- Jelaskan dengan menggunakan F = ma dan berat = mg, mengapa bola yang lebih berat tidak jatuh lebih cepat di Bulan — meskipun gravitasi menariknya dengan gaya yang lebih besar.
- Jika eksperimen yang sama dilakukan di Bumi dengan menjatuhkan bulu dan bola bowling ke udara, apakah tabel data Anda akan terlihat sama? Mengapa atau mengapa tidak?
Fisika di Balik Eksperimen Ini
momentum
Momentum p = mv menggabungkan massa dan kecepatan suatu benda menjadi satu besaran — meskipun bola ringan dan berat memiliki kecepatan jatuh yang sama pada waktu tertentu, bola yang lebih berat membawa momentum yang jauh lebih besar.
Energi Kinetik
KE = ½mv² bertambah berdasarkan kuadrat kecepatan dan berbanding lurus dengan massa — jadi dua bola yang mengenai tanah dengan kecepatan yang sama masih membawa jumlah energi kinetik yang sangat berbeda jika massanya berbeda.