Berço de Newton: quantidade de movimento e transferência de energia

1 · Prever

Se você puxar a primeira bola para trás até uma altura h e deixá-la balançar para dentro da fileira, o que determina a rapidez com que a última bola sai voando?

2 · Preparar

  1. Abra a predefinição Newton's Cradle na sandbox.
  2. Arraste a bola mais à esquerda para fora e para cima para definir uma altura de lançamento e, em seguida, leia a altura em que ela fica acima do ponto de descanso.
  3. Solte a bola e deixe-a cair na fileira de bolas que se tocam. Observe quais bolas voam do outro lado e a que altura elas balançam.

3 · Coletar Dados

Massa de bola (kg)Altura de liberação (m)PE de liberação (J)Velocidade de saída da bola distante (m/s)
1.000.30
1.000.50
1.000.70

Trace a velocidade de saída da bola distante (eixo y) em relação à altura de lançamento (eixo x) para suas três tentativas. O relação é uma linha reta?

4 · Analisar

  1. …calcule a PE de liberação (mgh) e a KE de impacto que a primeira bola deve ter…
  2. Usando a conservação do momento e da energia cinética para uma cadeia de massas iguais, explique por que a bola distante sai com (aproximadamente) a velocidade de impacto da primeira bola, enquanto as bolas intermediárias quase não se movem.

5 · Aprofundar

  1. Por que as bolas do meio quase não se movem, embora o impulso da colisão passe por cada uma delas?
  2. Na caixa de areia, a bola distante balança exatamente na altura da sua altura de lançamento? O que a lacuna (se houver) lhe diz sobre quão elásticas são realmente as colisões?

A física por trás deste experimento

Energia Potencial Gravitacional

A bola puxada para trás armazena energia igual ao seu peso multiplicado pela distância que você a levantou acima do ponto de repouso - é isso que alimenta toda a reação em cadeia, uma vez liberada.

Energia Cinética

À medida que a bola lançada desce, seu PE armazenado é convertido em KE; na parte inferior, esse KE é o que é entregue quase inteiramente à bola distante através da cadeia de colisões.

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Mecânica

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