Meccanica

Culla di Newton

Osserva la quantità di moto attraversare la fila fino all'ultima palla.

Culla di Newton — simulazione interattiva (Meccanica). Osserva la quantità di moto attraversare la fila fino all'ultima palla. Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.

Culla di Newton

Una fila di palle uguali trasferisce quantità di moto tramite urti quasi elastici: la palla in fondo oscilla fuori mentre le altre si muovono appena.

Quando la palla di estremità colpisce la fila, la quantità di moto viaggia attraverso la catena di contatti. Nel caso ideale l'ultima palla parte con quasi tutta la quantità di moto mentre le palle interne restano quasi ferme.

• Quantità di moto conservata lungo la fila
• Contatti quasi elastici

Sintesi dell'indagine

Pianifica la domanda prima di aprire il laboratorio

La sintesi riprende la pagina pre-renderizzata: domanda guida, previsioni concorrenti, ruoli delle variabili, leggi dominanti, procedura, analisi ed estensioni restano visibili e in quest'ordine.

Domanda guida

Se tiri indietro la prima palla a un'altezza di rilascio h e la lasci oscillare contro la fila, cosa determina la velocità con cui l'ultima palla schizza fuori?

Previsioni da valutare

• La palla lontana parte all'incirca con la stessa velocità che la prima aveva all'impatto.
• La palla lontana parte più lentamente, perché le palle centrali assorbono parte del moto.
• La palla lontana parte più veloce della velocità d'impatto della prima.

Ruoli delle variabili

Cosa imposti tu:

• Massa delle palle (kg)
• Altezza di rilascio (m)

Cosa misuri:

• PE di rilascio (J)
• Velocità d'uscita della palla lontana (m/s)

Come si svolge l'indagine

1. Apri il preset Culla di Newton nella sandbox.
2. Trascina la palla più a sinistra verso l'esterno e in alto per impostare un'altezza di rilascio, poi leggi quanto sta sopra il suo punto di riposo.
3. Rilascia la palla e lasciala scendere sulla fila di palle a contatto. Osserva quale palla (o palle) schizza fuori dal lato opposto, e quanto sale.

Equazione che governa

Energia potenziale gravitazionale — PE = m·g·h

La palla tirata indietro immagazzina energia pari al suo peso per quanto l'hai sollevata sopra il punto di riposo: è ciò che alimenta l'intera reazione a catena al rilascio.

Energia cinetica — KE = ½·m·v²

Scendendo, la PE immagazzinata della palla si converte in KE; in fondo, quella KE passa quasi interamente alla palla lontana attraverso la catena di urti.

Cosa il foglio stampabile chiede di ricavare agli studenti

• Per ogni riga calcola la PE di rilascio (mgh) e la KE d'impatto che la prima palla dovrebbe avere in fondo alla sua corsa (½mv², usando la farSpeed misurata come v). Come si confrontano le due energie?
• Usando conservazione di quantità di moto ed energia cinetica per una catena di masse uguali, spiega perché la palla lontana esce (circa) con la velocità d'impatto della prima, mentre le palle in mezzo si muovono appena.

Dove si ritrova fuori dal laboratorio

• Perché le palle centrali si muovono appena, anche se l'impulso dell'urto passa attraverso ciascuna di loro?
• Nella sandbox, la palla lontana sale mai esattamente quanto la tua altezza di rilascio? Cosa ti dice il divario (se c'è) su quanto sono davvero elastici gli urti?

• AP Physics 1 — Unit 4: Linear Momentum
• AP Physics C: Mechanics — Unit 4: Linear Momentum
• IB Physics — A.2 Forces and momentum
• General High School Physics — Momentum & collisions
• NGSS High School Physics — Conservation of momentum
• Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions

1. Benvenuto alla culla di Newton
2. Premi Play
3. Seleziona la prima palla
4. Quantità di moto lungo la fila
5. Apri i dati
6. Ce l'hai fatta!

Apri la simulazione interattiva per costruire la scena, premere Play ed esplorare con misure dal vivo e un tutorial guidato.

Apri laboratorio interattivo →

Scarica foglio di laboratorio →

La conservazione della quantità di moto