Mehānika

Ņūtona šūpulis

Vēro, kā kustības daudzums iziet cauri rindai līdz tālākajai bumbai.

Ņūtona šūpulis — interaktīva Mehānika simulācija. Vēro, kā kustības daudzums iziet cauri rindai līdz tālākajai bumbai. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.

Ņūtona šūpulis

Vienādu bumbu rinda pārnes kustības daudzumu cauri gandrīz elastīgām sadursmēm — tālākā bumba izšūpojas, kamēr citās tikko kustas.

Kad gala bumba ieper rindā, kustības daudzums ceļo cauri kontaktu ķēdei. Ideālā gadījumā pēdējā bumba aiziet ar lielāko daļu kustības daudzuma, kamēr iekšējās bumbas paliek gandrīz nekustīgas.

• Kustības daudzums saglabājas gar rindu
• Gandrīz elastīgi kontakti

Izpētes kopsavilkums

Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju

Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.

Virzošais jautājums

Ja tu atvelc pirmo bumbu līdz atlaišanas augstumam h un ļauj tai iesisties rindā, kas nosaka, cik ātri izlido pēdējā bumba?

Prognozes, ko svērt

• Tālākā bumba aiziet aptuveni ar to pašu ātrumu, kāds pirmajai bumbai bija triecienā.
• Tālākā bumba aiziet lēnāk, jo vidējās bumbas uzņem daļu kustības.
• Tālākā bumba aiziet ātrāk nekā pirmās bumbas trieciena ātrums.

Lielumu lomas

Ko tu iestati:

• Bumbas masa (kg)
• Atlaišanas augstums (m)

Ko tu mēri:

• Atlaišanas PE (J)
• Tālās bumbas izejas ātrums (m/s)

Kā izpēte norit

1. Atver Ņūtona šūpuļa eksperimentu smilškastē.
2. Velc kreisāko bumbu uz āru un augšup, lai iestatītu atlaišanas augstumu, tad nolasi, cik augstu tā sēž virs savas miera punkta.
3. Atlaid bumbu un ļauj tai nosvārstīties lejup rindā no saskares bumbām. Vēro, kura bumba(a) izlido tālajā pusē un cik augstu tās pacēlās.

Noteicošais vienādojums

Gravitācijas potenciālā enerģija — PE = m·g·h

Atvilkta bumba uzkrāj enerģiju, vienādu ar tās svaru reiz cik augstu tu to pacēli virs miera punkta — tieši tas darbina visu ķēdes reakciju pēc atbrīvošanas.

Kinētiskā enerģija — KE = ½·m·v²

Atlaistajai bumbai nolaižoties, tās uzkrātā PE pārvēršas KE; apakšā šī KE tiek nodota gandrīz pilnīgi tālajai bumbai cauri sadursmju ķēdei.

Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt

• Katrai rindai izrēķini atlaišanas PE (mgh) un trieciena KE, kas pirmajai bumbai jābūt tieši pirms tās sasniegšanas šūpojuma apakšu (½mv², izmantojot savu izmērīto farSpeed kā v). Kā abas enerģijas salīdzinās?
• Izmantojot kustības daudzuma un kinētiskās enerģijas saglabāšanos vienādu masu ķēdei, izskaidro, kāpēc tālā bumba aiziet ar (aptuveni) pirmās bumbas trieciena ātrumu, kamēr bumbas pa vidu tikko kustas.

Kur tas parādās ārpus laboratorijas

• Kāpēc vidējās bumbas tikko kustas, kaut impulss no sadursmes iziet cauri katrai no tām?
• Vai smilškastē tālā bumba jebkad pacēlās tieši tik augstu kā tavs atlaišanas augstums? Ko sprauga (ja tāda ir) saka par to, cik elastīgas sadursmes patiesībā ir?

• 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. Sveicināts Ņūtona šūpuļa eksperimentā
2. Nospied „Atskaņot”
3. Atlasīts pirmo bumbu
4. Kustības daudzums lejup pa rindu
5. Atver datus
6. Tev izdevās!

Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.

Atvērt interaktīvo laboratoriju →

Lejupielādēt darba lapu →

Kustības daudzuma saglabāšanās