चंद्र-पाताळ: वस्तुमान मुक्त-पतनाची चाल बदलते का?
1 · अनुमान
चंद्रावर, हवा-प्रतिकार नसलेल्या निर्वातात 1 kg व 6 kg चेंडू एकाच उंचीतून एकत्र सोडले जातात. पडताना कोण जास्त जलद होतो?
- जड (6 kg) चेंडू जास्त जलद होतो
- दोन्ही चेंडू नेमक्या समान दराने जलद होतात
- हलका (1 kg) चेंडू जास्त जलद होतो
2 · मांडणी
- चंद्र-पाताळ प्रीसेट उघडा. दोन चेंडू नोंदवा: हलका (1 kg) व जड (6 kg), चंद्राच्या गुरुत्वाखाली (g = 1.6 m/s²) एकत्र सोडले जातात.
- प्रत्येक चेंडू वेगळा निवडा व प्रत्येक धावण्याआधी गुणधर्म पॅनेलमध्ये त्याचे वस्तुमान खालच्या डेटा-तक्त्याच्या वस्तुमान स्तंभाशी जुळवा.
- दोन्ही चेंडू सोडा, वेळ स्तंभातील दिलेल्या वेळी सिम थांबवा, व प्रोबमधून चेंडूचा खाली जाणारा वेग (vy) वाचा.
3 · डेटा गोळा करा
| वस्तुमान (m) (kg) | लागलेला वेळ (t) (s) | वेग (vy) (m/s) | संवेग (p) (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 2.00 |
ओळी 1 व 2 वापरून vy (y-अक्ष) विरुद्ध वस्तुमान (x-अक्ष) काढा. मग ओळी 2 व 3 वापरून vy विरुद्ध वेळ काढा. प्रत्येक आलेखाचा आकार काय, व चंद्रावरील मुक्त पतनाबद्दल ते काय सांगते?
4 · विश्लेषण
- नोंदवलेल्या vy व वस्तुमान मूल्यांवरून प्रत्येक ओळीसाठी संवेग p = mv काढा. काम दाखवा.
- ओळी 1 व 2 (तोच वेळ, वेगळे वस्तुमान) व ओळी 2 व 3 (तेच वस्तुमान, वेगळा वेळ) तुलना करा. वेग वस्तुमानावर विरुद्ध वेळेवर कसा अवलंबून ते प्रत्येक तुलना काय सांगते?
5 · विस्तार
- F = ma व वजन = mg वापरून स्पष्ट करा — गुरुत्व जास्त बलाने ओढत असूनही जड चेंडू चंद्रावर जास्त जलद का पडत नाही.
- हाच प्रयोग पृथ्वीवर पंख व बोलिंग-चेंडू हवेतून टाकून केला असता तर तुमचा डेटा-तक्ता तसाच दिसला असता का? का किंवा का नाही?
या प्रयोगामागील भौतिकशास्त्र
संवेग
संवेग p = mv वस्तूचे वस्तुमान व वेग एका राशीत एकत्र करतो — हलके व जड चेंडू दिलेल्या वेळी समान चालीने पडले तरी जड चेंडू खूपच जास्त संवेग घेऊन जातो.
गतिज ऊर्जा
KE = ½mv² चालीच्या वर्गासह व थेट वस्तुमानासह वाढतो — समान चालीने जमिनी लागणारे दोन चेंडू, वस्तुमान वेगळे असल्यास, खूप वेगळी गतिज ऊर्जा घेऊन जातात.
यांत्रिकी
- प्रक्षेप्य गती व गतिज ऊर्जा
- उतारावरील चेंडू: घर्षणहीन उतारावरील ऊर्जा
- घर्षण उतारावरील घन: स्थैतिक-घर्षण सीमा शोधणे
- अंतिम चाल: ड्रॅगमधून पडणे
- बल प्रयोगशाळा: न्यूटनचा दुसरा नियम
- विरुद्ध बले: न्यूटनचा दुसरा नियम व संवेग
- उसळणारा चेंडू: आघातावरील ऊर्जा हानी
- प्रत्यास्थ टक्कर व संवेग संवरकता
- अप्रत्यास्थ टक्कर व संवेग संवरकता
- न्यूटनचे होडे: संवेग व ऊर्जा हस्तांतरण
- सरल लंब
- स्प्रिंगला टांगलेले वस्तुमान: सरल आवर्ती गती