Månefall: endrer masse frittsfallsfarten?

1 · Prediker

På Månen slippes en kule på 1 kg og en kule på 6 kg sammen fra samme høyde, i vakuum uten luftmotstand. Hvilken av dem øker farten raskere mens den faller?

2 · Oppsett

  1. Åpne Månefall-forhåndsinnstillingen. Noter de to kulene: en lett (1 kg) og en tung (6 kg), sluppet sammen under Månens tyngdekraft (g = 1,6 m/s²).
  2. Velg hver kule i tur og sett massen dens i egenskapspanelet til å matche massekolonnen i datatabellen under før hver kjøring.
  3. Slipp begge kulene, pause simuleringen ved den forløpte tiden oppgitt i tidskolonnen, og avles kulens nedadrettede hastighet (vy) fra sonden.

3 · Samle inn data

Masse (m) (kg)Forløpt tid (t) (s)Hastighet (vy) (m/s)Bevegelsesmengde (p) (kg·m/s)
1.001.00
6.001.00
6.002.00

Plott vy (y-akse) mot masse (x-akse) med rad 1 og 2. Plott deretter vy mot tid med rad 2 og 3. Hvilken form har hver graf, og hva forteller den deg om fritt fall på Månen?

4 · Analyser

  1. Med dine registrerte vy- og masseverdier, beregn bevegelsesmengden p = mv for hver rad. Vis arbeidet ditt.
  2. Sammenlign rad 1 og 2 (samme tid, forskjellig masse) og rad 2 og 3 (samme masse, forskjellig tid). Hva forteller hver sammenligning deg om hvordan hastigheten avhenger av masse kontra tid?

5 · Utvid

  1. Forklar, med F = ma og tyngde = mg, hvorfor en tyngre kule ikke faller raskere på Månen — selv om tyngdekraften trekker i den med mer kraft.
  2. Hvis det samme eksperimentet ble gjort på Jorden ved å slippe en fjær og en bowlingkule gjennom luft, ville datatabellen din sett lik ut? Hvorfor eller hvorfor ikke?

Fysikken bak dette eksperimentet

Bevegelsesmengde

Bevegelsesmengde p = mv kombinerer et objekts masse og hastighet til én størrelse — selv om den lette og den tunge kulen deler samme fallhastighet ved et gitt tidspunkt, bærer den tyngre kulen mye mer bevegelsesmengde.

Kinetisk energi

KE = ½mv² vokser med kvadratet av farten og direkte med massen — så to kuler som treffer bakken med samme fart bærer fortsatt svært forskjellige mengder kinetisk energi hvis massene deres skiller seg.

← Tilbake til eksperimentet

Mekanikk

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark