Mekanikk
Newtons vugge
Se bevegelsesmengden passere gjennom raden til den ytterste kulen.
Newtons vugge — interaktiv Mekanikk-simulering. Se bevegelsesmengden passere gjennom raden til den ytterste kulen. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Newtons vugge
En rad med like kuler overfører bevegelsesmengde gjennom nesten elastiske kollisjoner — den ytterste kulen svinger ut mens de andre knapt beveger seg.
Når endekulen treffer raden, reiser bevegelsesmengden gjennom kontaktlenken. I det ideelle tilfellet forlater den siste kulen med mesteparten av bevegelsesmengden, mens de indre kulene forblir nesten stillestående.
- Bevegelsesmengde bevart langs raden
- Nesten elastiske kontakter
Undersøkelsesgrunnlag
Planlegg spørsmålet før du åpner labben
Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.
Problemstilling
Hvis du trekker den første kulen tilbake til en utløsningshøyde h og lar den svinge inn i raden, hva bestemmer hvor raskt den siste kulen flyr ut?
Prediksjoner å veie
- Den fjerne kulen forlater med omtrent samme fart som den første kulen hadde ved treffet.
- Den fjerne kulen forlater saktere, siden midtkulene absorberer noe av bevegelsen.
- Den fjerne kulen forlater raskere enn den første kulens treffhastighet.
Variabelroller
Hva du setter:
- Kulemasse (kg)
- Utløsningshøyde (m)
Hva du måler:
- Utløsnings-PE (J)
- Den fjerne kulens utgangsfart (m/s)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne Newtons vugge-forhåndsinnstillingen i sandkassen.
- Dra den venstre kulen utover og opp for å sette en utløsningshøyde, og avles deretter hvor høyt den ligger over hvilepunktet sitt.
- Slipp kulen og la den svinge ned i raden av Berøringskuler. Se hvilke kuler som flyr ut på den fjerne siden, og hvor høyt de svinger.
Styrende likning
Gravitasjonell potensiell energi — PE = m·g·h
Den tilbaketrekte kulen lagrer energi lik vekten sin ganger hvor langt du løftet den over hvilepunktet — dette er det som driver hele kjedereaksjonen når den først slippes.
Kinetisk energi — KE = ½·m·v²
Etter hvert som den utløste kulen svinger ned, omformes lagret PE til KE; ved bunnen er det denne KE-en som nesten helt overføres til den fjerne kulen gjennom kontaktlenken av kollisjoner.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For hver rad, beregn utløsnings-PE (mgh) og treff-KE som den første kulen bør ha rett før den når bunnen av svingen (½mv², med din målte farSpeed som v). Hvordan sammenlignes de to energiene?
- Med bevarelse av bevegelsesmengde og kinetisk energi for en kjede av like masser, forklar hvorfor den fjerne kulen forlater med (omtrent) den første kulens treffhastighet, mens kulene i mellom knapt beveger seg i det hele tatt.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Hvorfor beveger midtkulene knapt seg, selv om impulsen fra kollisjonen passerer gjennom hver eneste av dem?
- I sandkassen, svinger den fjerne kulen noen gang nøyaktig like høyt som utløsningshøyden din? Hva forteller gapet (hvis det finnes) deg om hvor elastiske kollisjonene virkelig er?
- 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
- Velkommen til Newtons vugge
- Trykk Spill av
- Velg den første kulen
- Bevegelsesmengde nedover raden
- Åpne dataene
- Du klarte det!
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.