Forze opposte: seconda legge di Newton e quantità di moto
1 · Prevedi
Un blocco che si muove a destra è tirato da una forza costante in direzione opposta. Cosa succede al suo moto col passare del tempo?
- Rallenta e si ferma in modo permanente
- Rallenta, si ferma, poi accelera nella direzione opposta
- Rallenta brevemente, poi continua a velocità costante ridotta
2 · Configurazione
- Apri la simulazione delle forze opposte e premi Reimposta.
- Attiva la sonda di velocità sul blocco.
- Per ogni prova, imposta la velocità iniziale del blocco, premi Play, metti in pausa a t = 4 s usando la timeline e registra la lettura della velocità.
3 · Raccogli dati
| Massa m (kg) | Velocità iniziale v₀ (m/s) | Forza opposta F (N) | Quantità di moto iniziale p = mv (kg·m/s) | Velocità a t = 4 s (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 2.00 | ||
| 1.00 | 6.00 | 2.00 | ||
| 1.00 | 8.00 | 2.00 |
Rappresenta la velocità a t = 4 s (asse y) contro la velocità iniziale v₀ (asse x).
4 · Analizza
- Mostra i passaggi con cui calcoli la quantità di moto iniziale p = mv per una prova.
- Usando a = F/m, prevedi la velocità del blocco a t = 4 s per ogni prova e confrontala con la tua tabella. Il blocco si muove ancora nella direzione originale, è momentaneamente fermo, o va all'indietro?
5 · Estendi
- Se la massa del blocco fosse raddoppiata mentre la forza oppositrice restava la stessa, ci vorrebbe più o meno tempo per fermarlo? Spiega usando F = ma.
- Blocchi reali che scivolano su una superficie reale sentono anche l'attrito. Farebbe fermare il blocco prima o dopo di quanto prevede questa simulazione idealizzata?
La fisica dietro questo esperimento
Quantità di moto
Massa e velocità iniziale del blocco fissano la sua quantità di moto prima che agisca la forza opposta.
Seconda legge di Newton
La forza opposta costante divisa per la massa dà la decelerazione costante del blocco: è ciò che lo rallenta, lo ferma e alla fine lo inverte.