Krachtenlab: de tweede wet van Newton

1 · Voorspel

Je duwt een doos over een wrijvingsloze vloer met een constante kracht. Als je met dezelfde kracht een zwaardere doos duwt, versnelt die dan sneller, langzamer of net zo snel als een lichtere doos?

2 · Opstelling

  1. Open de voorinstelling Krachtenlab. Eén doos ligt in rust op een wrijvingsloze vloer met één constante kracht die hem vooruit duwt.
  2. Controleer of de snelheidssonde op de doos zit en bekijk dan de massa van de doos en de sterkte van de aangelegde kracht in het eigenschappenpaneel.
  3. Stel voor elke rij hieronder in het eigenschappenpaneel de massa van de doos en de sterkte van de kracht overeenkomstig in, draai de simulatie precies 1 seconde (60 frames) en lees de snelheid op de sonde af.

3 · Verzamel gegevens

Massa (kg)Uitgeoefende kracht (N)Snelheid bij t = 1 s (m/s)Impuls bij t = 1 s (kg·m/s)
2.008.00
1.006.00
4.008.00

Zet de aangelegde kracht (x-as) uit tegen de na 1 seconde gemeten snelheid (y-as), één lijn per geteste massa. Wat stelt de richtingscoëfficiënt van elke lijn voor?

4 · Analyseer

  1. Deel voor elke rij de aangelegde kracht door de massa. Hoe verhoudt die waarde zich tot de snelheid die je na 1 seconde mat? Welke grootheid heb je net berekend?
  2. Vergelijk rij 1 en rij 3 (zelfde kracht, andere massa). Hoeveel verschil maakte het verdubbelen van de massa voor de snelheid na dezelfde duw van 1 seconde?

5 · Verdiep

  1. Deze vloer is wrijvingsloos. Voorspel hoe je snelheidsaflezingen zouden veranderen als er ook een kleine constante wrijvingskracht op de doos werkte. Zou de aangelegde kracht gedeeld door alleen de massa de resulterende versnelling nog voorspellen?
  2. Een winkelwagen en een beladen bezorgwagen kunnen beide worden voortgeduwd door een motor die dezelfde kracht levert. Gebruik je gegevens om uit te leggen waarom ze niet even snel versnellen.

De natuurkunde achter dit experiment

De tweede wet van Newton

De nettokracht op een voorwerp is gelijk aan zijn massa keer zijn versnelling. Hier versnelt één constante kracht de doos vanuit rust, zodat de na een vaste tijd gemeten snelheid de versnelling van die kracht onthult.

Impuls

Impuls is massa keer snelheid. Elke meting start vanuit rust, dus de impuls op het moment van 1 seconde laat zien hoeveel beweging dezelfde duw opbouwt in dozen van verschillende massa.

← Terug naar experiment

Mechanica

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde