Motvirkende krefter: Newtons andre lov og bevegelsesmengde
1 · Prediker
En blokk som beveger seg til høyre trekkes av en konstant kraft i motsatt retning. Hva skjer med bevegelsen dens etter hvert som tiden går?
- Den senker farten og kommer til en permanent stopp
- Den senker farten, stopper, og øker deretter farten i motsatt retning
- Den senker farten kort, og fortsetter deretter med en konstant redusert fart
2 · Oppsett
- Åpne motvirkende-krefter-simuleringen og trykk Nullstill.
- Aktiver fartssonden på blokken.
- For hvert forsøk, sett blokkens starthastighet, trykk Spill av, pause ved t = 4 s med tidslinjen, og registrer fartavlesningen.
3 · Samle inn data
| Masse m (kg) | Starthastighet v₀ (m/s) | Motvirkende kraft F (N) | Startbevegelsesmengde p = mv (kg·m/s) | Fart ved t = 4 s (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 2.00 | ||
| 1.00 | 6.00 | 2.00 | ||
| 1.00 | 8.00 | 2.00 |
Plott farten ved t = 4 s (y-akse) mot starthastigheten v₀ (x-akse).
4 · Analyser
- Vis arbeidet ditt med å beregne startbevegelsesmengden p = mv for ett forsøk.
- Med a = F/m, forutsi blokkens hastighet ved t = 4 s for hvert forsøk og sammenlign den med tabellen din. Beveger blokken seg fortsatt i sin opprinnelige retning, er den momentant i hvile, eller beveger den seg baklengs?
5 · Utvid
- Hvis blokkens masse ble doblet mens den motvirkende kraften forble den samme, ville det ta lengre eller kortere tid å stoppe den? Forklar med F = ma.
- Ekte blokker som glir på en ekte flate merker også friksjon. Ville friksjonen få blokken til å stoppe før eller senere enn denne idealiserte simuleringen forutsier?
Fysikken bak dette eksperimentet
Bevegelsesmengde
Blokkens masse og starthastighet setter bevegelsesmengden dens før den motvirkende kraften virker.
Newtons andre lov
Den konstante motvirkende kraften delt på massen gir blokkens konstante nedbremsing, som er det som senker farten, stopper og til slutt snur den.
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
- 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