Mechanika
Niutono lopšys
Stebėk, kaip judesio kiekis pereina per visą eilę iki tolimiausio rutulio.
Niutono lopšys — interaktyvi Mechanika simuliacija. Stebėk, kaip judesio kiekis pereina per visą eilę iki tolimiausio rutulio. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Niutono lopšys
Vienodų rutulių eilė perduoda judesio kiekį per beveik tamprus susidūrimus — tolimasis rutulys išsirita, kiti vos krusteli.
Kai galinis rutulys trenkiasi į eilę, judesio kiekis keliauja per kontaktų grandinę. Idealiu atveju paskutinis rutulys išeina su didžiąja dalimi judesio kiekio, o vidiniai rutuliai lieka beveik nejudrūs.
- Judesio kiekis išlieka išilgai eilės
- Bevei tampriai kontaktai
Tyrimo santrauka
Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją
Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.
Pagrindinis klausimas
Jei atitrauksi pirmąjį rutulį iki paleidimo aukščio h ir leisi jam trenktis į eilę, kas lemia, kaip greitai paskutinis rutulys išlėks?
Svarstytini spėjimai
- Tolimasis rutulys išeiga maždaug tuo pačiu greičiu, kokį pirmasis turėjo smūgio metu.
- Tolimasis rutulys išeina lėčiau, nes vidutiniai rutuliai sugeria dalį judesio.
- Tolimasis rutulys išeina greičiau nei pirmojo rutulio smūgio greitis.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Rutulio masė (kg)
- Paleidimo aukštis (m)
Ką tu matauji:
- Paleidimo PE (J)
- Tolimojo rutulio išėjimo greitis (m/s)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk Niutono lopšio eksperimentą smėliadėžėje.
- Nutempk kairiausią rutulį į šalį ir aukštyn, nustatydamas paleidimo aukštį, tada nuskaityk, kiek aukštai jis sėdi virš savo rimties taško.
- Paleisk rutulį ir leisk jam nusileisti į liestinčių rutulių eilę. Stebėk, kuris rutulys (ar rutuliai) išlėka tolimojoje pusėje ir kaip aukštai jie išsirita.
Valdančioji lygtis
Gravitacinė potencinė energija — PE = m·g·h
Atitrauktas rutulys kaupia energiją, lygią jo svoriui kart tai, kiek aukštai pakėlei jį virš rimties taško — būtent ji maitina visą grandininę reakciją paleidus.
Kinetinė energija — KE = ½·m·v²
Paleistam rutuliui leidžiantis žemyn, jo sukauptoji PE virsta KE; apačioje ta KE yra tai, kas per susidūrimų grandinę atiduodama beveik visa tolimajam rutuliui.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Kiekvienai eilutei apskaičiuok paleidimo PE (mgh) ir smūgio KE, kurį pirmasis rutulys turėtų turėti vos prieš pasiekdamas svyravimo apačią (½mv², naudodamas išmatuotą tolimojo greitį v). Kaip lyginasi abi energijos?
- Naudodamas judesio kiekio ir kinetinės energijos tvermę vienodų masių grandinei, paaiškink, kodėl tolimasis rutulys išeina (apytiksliai) pirmojo rutulio smūgio greičiu, o tarpiniai rutuliai vos krusteli.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Kodėl vidutiniai rutuliai vos krusteli, nors susidūrimo impulsas praeina per kiekvieną iš jų?
- Ar smėliadėžėje tolimasis rutulys kada nors išsirita tiksliai taip aukštai kaip tavo paleidimo aukštis? Ką tarpas (jei yra) sako apie tai, kiek iš tikrųjų tamprūs yra susidūrimai?
- 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
- Sveiki atvykę prie Niutono lopšio
- Spausk Leisti
- Pasirink pirmąjį rutulį
- Judesio kiekis eile
- Atidaryk duomenis
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →