뉴턴의 요람: 운동량과 에너지 전달

1 · 예측

첫 번째 공을 투하 높이 h까지 뒤로 당겨서 줄 안으로 스윙하게 하면 마지막 공이 얼마나 빨리 날아가는지 결정하는 요인은 무엇입니까?

• 멀리 있는 공은 임팩트 시 첫 번째 공이 가졌던 속도와 거의 같은 속도로 떠납니다.
• 가운데 공이 움직임의 일부를 흡수하므로 멀리 있는 공은 더 느리게 떠납니다.
• 멀리 있는 공은 첫 번째 공의 충격 속도보다 빠르게 떠납니다.

2 · 설정

1. 샌드박스에서 Newton's Cradle 사전 설정을 엽니다.
2. 가장 왼쪽의 공을 바깥쪽으로 끌어 위로 올려 놓기 높이를 설정한 다음 공이 휴지점보다 얼마나 높은지 읽어보세요.
3. 공을 놓고 터치된 공이 있는 줄로 아래로 스윙하도록 합니다. 어떤 공이 반대편으로 날아가는지, 얼마나 높이 휘두르는지 살펴보세요.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 먼 쪽 공의 튀어나가는 속력(y축)을 놓은 높이(x축)에 대해 그래프로 그리세요. 이 관계는 직선입니까?

4 · 분석

1. 각 행에 대해 첫 번째 공이 스윙의 바닥에 도달하기 직전에 가져야 하는 방출 PE(mgh)와 충격 KE를 계산합니다(½mv², v에 대해 측정된 FarSpeed ​​사용). 두 에너지를 어떻게 비교하나요?
2. 동일한 질량의 사슬에 대한 운동량 보존과 운동 에너지를 사용하여 멀리 있는 공이 (대략) 첫 번째 공의 충격 속도로 떠나고 그 사이에 있는 공은 거의 움직이지 않는 이유를 설명하십시오.

5 · 확장

1. 충돌로 인한 충격이 모든 공을 통과함에도 불구하고 중간 공이 거의 움직이지 않는 이유는 무엇입니까?
2. 샌드박스에서 멀리 있는 공이 정확히 투사 높이만큼 높이 스윙합니까? 충돌이 실제로 얼마나 탄력적인지에 대해 간격(있는 경우)은 무엇을 말합니까?

이 실험의 물리학

← 실험으로 돌아가기