Newtons vugge: overføring av bevegelsesmengde og energi

1 · Prediker

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?

• 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.

2 · Oppsett

1. Åpne Newtons vugge-forhåndsinnstillingen i sandkassen.
2. Dra den venstre kulen utover og opp for å sette en utløsningshøyde, og avles deretter hvor høyt den ligger over hvilepunktet sitt.
3. 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.

3 · Samle inn data

Plott den fjerne kulens utgangsfart (y-akse) mot utløsningshøyde (x-akse) for dine tre forsøk. Er sammenhengen en rett linje?

4 · Analyser

1. 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?
2. 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.

5 · Utvid

1. Hvorfor beveger midtkulene knapt seg, selv om impulsen fra kollisjonen passerer gjennom hver eneste av dem?
2. 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?

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark