Kraftlab: Newtons andre lov
1 · Prediker
Du skyver en boks over et friksjonsfritt gulv med en jevn kraft. Hvis du skyver en tyngre boks med den samme kraften, øker den farten raskere, saktere eller i samme takt som en lettere boks?
- Den tyngre boksen akselererer raskere
- Begge boksene akselererer i samme takt
- Den tyngre boksen akselererer saktere
2 · Oppsett
- Åpne Kraftlab-forhåndsinnstillingen. En enkelt boks ligger i hvile på et friksjonsfritt gulv med én konstant kraft som skyver den fremover.
- Bekreft at fartssonden er festet til boksen, og sjekk deretter boksens masse og den påførte kraftens styrke i Egenskaper-panelet.
- For hver rad under, sett boksens masse og kraftens styrke i Egenskaper-panelet tilsvarende, kjør simuleringen i nøyaktig 1 sekund (60 bilder), og avles sondens fart.
3 · Samle inn data
| Masse (kg) | Påført kraft (N) | Fart ved t = 1 s (m/s) | Bevegelsesmengde ved t = 1 s (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 2.00 | 8.00 | ||
| 1.00 | 6.00 | ||
| 4.00 | 8.00 |
Plott påført kraft (x-akse) mot farten du målte etter 1 sekund (y-akse), én linje per testet masse. Hva representerer stigningstallet til hver linje?
4 · Analyser
- For hver rad, del den påførte kraften på massen. Hvordan sammenlignes den verdien med farten du målte etter 1 sekund? Hvilken størrelse har du nettopp beregnet?
- Sammenlign rad 1 og 3 (samme kraft, forskjellig masse). Hvor mye endret dobling av massen den resulterende farten etter det samme 1-sekunds presset?
5 · Utvid
- Dette gulvet er friksjonsfritt. Forutsi hvordan fartsmålingene dine ville endret seg hvis en liten konstant friksjonskraft også virket på boksen. Ville det å dele den påførte kraften på massen alene fortsatt forutsi den resulterende akselerasjonen?
- En handlekurv og en lastet leveringsbil kan begge skyves av en motor som produserer samme kraft. Bruk dataene dine til å forklare hvorfor de ikke øker farten i samme takt.
Fysikken bak dette eksperimentet
Newtons andre lov
Resultantkraften på et objekt tilsvarer massen dens ganger akselerasjonen dens. Her akselererer én enkelt konstant kraft boksen fra hvile, så farten målt etter en fast tid avslører akselerasjonen den kraften produserte.
Bevegelsesmengde
Bevegelsesmengde er masse ganger hastighet. Hvert forsøk starter fra hvile, så bevegelsesmengden ved 1-sekundsmerket viser hvor mye bevegelse det samme presset bygger opp i bokser med forskjellig masse.
Mekanikk
- Prosjektilbevegelse og kinetisk energi
- Kule på rampe: energi på et friksjonsfritt skråplan
- Blokk på friksjonsrampe: å finne terskelen for statisk friksjon
- Sluttfart: å falle gjennom luftmotstand
- Motvirkende krefter: Newtons andre lov og bevegelsesmengde
- Sprettende ball: energitap ved treff
- Elastiske kollisjoner og bevarelse av bevegelsesmengde
- Uelastisk kollisjon og bevarelse av bevegelsesmengde
- Newtons vugge: overføring av bevegelsesmengde og energi
- Enkel pendel
- Masse på fjær: enkel harmonisk svingning
- Ensformig sirkelbevegelse og sentripetalkraft