Mechanika
Kołyska Newtona
Obserwuj, jak pęd przechodzi przez szereg do ostatniej kuli.
Kołyska Newtona — interaktywna symulacja: Mechanika. Obserwuj, jak pęd przechodzi przez szereg do ostatniej kuli. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Kołyska Newtona
Szereg jednakowych kul przekazuje pęd przez niemal sprężyste zderzenia — daleka kula wychyla się, a pozostałe ledwo się ruszają.
Gdy skrajna kula uderza w szereg, pęd wędruje przez łańcuch styków. W przypadku idealnym ostatnia kula wychodzi z większością pędu, a wewnętrzne pozostają niemal nieruchome.
- Pęd zachowany wzdłuż rzędu
- Zderzenia niemal sprężyste
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Jeśli odciągniesz pierwszą kulę na wysokość puszczenia h i pozwolisz jej wpaść w szereg, co wyznacza, jak szybko ostatnia kula wyleci?
Prognozy do rozważenia
- Daleka kula wychodzi z około tą samą prędkością, jaką miała pierwsza kula przy uderzeniu.
- Daleka kula wychodzi wolniej, bo środkowe kule pochłaniają część ruchu.
- Daleka kula wychodzi szybciej niż prędkość uderzenia pierwszej kuli.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Masa kuli (kg)
- Wysokość puszczenia (m)
Co mierzysz:
- EP puszczenia (J)
- Prędkość wyjścia dalekiej kuli (m/s)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset Kołyska Newtona w piaskownicy.
- Przeciągnij skrajną lewą kulę na zewnątrz i w górę, aby ustawić wysokość puszczenia, i odczytaj, jak wysoko siedzi nad punktem spoczynku.
- Puść kulę i pozwól jej opaść w szereg stykających się kul. Obserwuj, która kula (które kule) wylatują po drugiej stronie i jak wysoko się wychylają.
Równanie rządzące
Energia potencjalna grawitacji — PE = m·g·h
Odciągnięta kula magazynuje energię równą swojemu ciężarowi razy wysokość uniesienia nad punkt spoczynku — to napędza całą reakcję łańcuchową po puszczeniu.
Energia kinetyczna — KE = ½·m·v²
Gdy puszczona kula opada, jej zgromadzona EP zamienia się w EK; na dole ta EK zostaje niemal w całości przekazana dalekiej kuli przez łańcuch zderzeń.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla każdego wiersza oblicz EP puszczenia (mgh) i EK uderzenia, którą pierwsza kula powinna mieć tuż przed dolnym punktem wahnięcia (½mv², ze zmierzonym farSpeed jako v). Jak porównują się te dwie energie?
- Z zasady zachowania pędu i energii kinetycznej dla łańcucha jednakowych mas wyjaśnij, dlaczego daleka kula wychodzi z (w przybliżeniu) prędkością uderzenia pierwszej kuli, a kule pomiędzy ledwo się ruszają.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Dlaczego środkowe kule ledwo się ruszają, choć impuls zderzenia przechodzi przez każdą z nich?
- Czy w piaskownicy daleka kula kiedykolwiek wychyla się dokładnie tak wysoko jak wysokość puszczenia? Co mówi luka (jeśli jest) o tym, jak naprawdę sprężyste są zderzenia?
- AP Physics 1 — Unit 4: Linear Momentum
- AP Physics C: Mechanics — Unit 4: Linear Momentum
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Momentum & collisions
- NGSS High School Physics — Conservation of momentum
- Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions
- Witamy w kołysce Newtona
- Naciśnij Play
- Zaznacz pierwszą kulę
- Pęd wzdłuż szeregu
- Otwórz dane
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →