Fritt fall: endrer masse hvor raskt ting faller?
1 · Prediker
Slipp en lett, en middels og en tung kule fra samme høyde samtidig. Hvilken av dem treffer bakken først?
- Den tyngre kulen faller raskere og lander først.
- Alle tre faller i samme takt og lander sammen.
- Den lettere kulen faller raskere og lander først.
2 · Oppsett
- Åpne fritt-fall-forhåndsinnstillingen. Du bør se tre kuler av forskjellige størrelser på linje ved samme høyde.
- Fest høydesonden til den midtre kulen og bekreft at alle tre kulene starter på samme y-posisjon.
- Kjør simuleringen og bruk stoppeklokken/bildetelleren til å ta tiden på hver kulens fall.
3 · Samle inn data
| Masse (kg) | Forløpt tid (s) | Fallfart (m/s) | Bevegelsesmengde (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 3.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 |
Plott fallfart (y-akse) mot forløpt tid (x-akse) for alle tre kulene i samme graf.
4 · Analyser
- Sammenlign fallfartene til den lette, den middels og den tunge kulen ved samme forløpte tid. Hva legger du merke til?
- Med dataene dine, beregn akselerasjonen (Δfart / Δtid) for hver kule. Hvordan sammenligner den seg med g = 9,8 m/s²?
5 · Utvid
- En fjær og en bowlingkule sluppet i ekte luft lander IKKE sammen. Hvilken kraft, som mangler i denne idealiserte simuleringen, forårsaker den forskjellen?
- Astronauter på Månen slapp en hammer og en fjær, og de landet sammen. Forklar hvorfor Månen er et bedre sted enn Jorden å se denne demonstrasjonen med ekte objekter.
Fysikken bak dette eksperimentet
Bevegelsesmengde
Selv om alle tre kulene deler samme fallhastighet ved et gitt tidspunkt, skiller bevegelsesmengdene deres seg fordi bevegelsesmengden skalerer med massen — derfor ville den tunge kulen gjøre mer skade ved treff, til tross for at den ikke faller raskere.
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
- Kraftlab: Newtons andre lov
- 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