Maanval: verandert massa de valsnelheid?

1 · Voorspel

Op de maan worden een bal van 1 kg en een bal van 6 kg tegelijk van dezelfde hoogte losgelaten, in een vacuüm zonder luchtweerstand. Welke versnelt het snelst tijdens de val?

2 · Opstelling

  1. Open de voorinstelling Maanval. Noteer de twee ballen: een lichte (1 kg) en een zware (6 kg), samen losgelaten onder de zwaartekracht van de maan (g = 1.6 m/s²).
  2. Selecteer om de beurt elke bal en stel vóór elke draai zijn massa in het eigenschappenpaneel in overeenkomstig de kolom Massa van de gegevenstabel hieronder.
  3. Laat beide ballen los, pauzeer de simulatie op de verstreken tijd uit de kolom Tijd en lees de neerwaartse snelheid (vy) van de bal af op de sonde.

3 · Verzamel gegevens

Massa (m) (kg)Verstreken tijd (t) (s)Snelheid (vy) (m/s)Impuls (p) (kg·m/s)
1.001.00
6.001.00
6.002.00

Zet met rij 1 en 2 vy (y-as) uit tegen de massa (x-as). Zet daarna met rij 2 en 3 vy uit tegen de tijd. Welke vorm heeft elke grafiek en wat zegt dat over vrije val op de maan?

4 · Analyseer

  1. Bereken met je genoteerde waarden van vy en massa voor elke rij de impuls p = mv. Laat je berekening zien.
  2. Vergelijk rij 1 en 2 (zelfde tijd, andere massa) en rij 2 en 3 (zelfde massa, andere tijd). Wat zegt elke vergelijking over hoe de snelheid van massa versus tijd afhangt?

5 · Verdiep

  1. Leg met F = ma en gewicht = mg uit waarom een zwaardere bal op de maan niet sneller valt — ook al trekt de zwaartekracht er met meer kracht aan.
  2. Als ditzelfde experiment op aarde werd gedaan door een veer en een bowlingbal door lucht te laten vallen, zou je gegevenstabel er hetzelfde uitzien? Waarom (niet)?

De natuurkunde achter dit experiment

Impuls

Impuls p = mv combineert de massa en de snelheid van een voorwerp in één grootheid — ook al hebben de lichte en de zware bal op een gegeven moment dezelfde valsnelheid, de zwaardere bal draagt veel meer impuls met zich mee.

Kinetische energie

KE = ½mv² groeit met het kwadraat van de snelheid en recht evenredig met de massa — twee ballen die met dezelfde snelheid de grond raken dragen dus heel verschillende hoeveelheden kinetische energie mee als hun massa's verschillen.

← Terug naar experiment

Mechanica

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde