Mecanică

Leagănul lui Newton

Privește impulsul trecând prin șir până la bila din capăt.

Leagănul lui Newton — simulație interactivă de Mecanică. Privește impulsul trecând prin șir până la bila din capăt. Laborator virtual de fizică gratuit, în browser, cu măsurători SI în timp real și tutorial ghidat.

Leagănul lui Newton

Un șir de bile egale transferă impulsul prin ciocniri aproape elastice — bila din capăt iese în afară, în timp ce celelalte abia se mișcă.

Când bila din capăt lovește șirul, impulsul călătorește prin lanțul de contacte. În cazul ideal, ultima bilă pleacă cu cea mai mare parte a impulsului, iar bilele din interior rămân aproape staționare.

• Impulsul se conservă de-a lungul șirului
• Contacte aproape elastice

Rezumat de investigație

Planifică întrebarea înainte să deschizi laboratorul

Rezumatul reflectă pagina pre-randată: întrebarea-ghid, predicțiile concurente, rolurile variabilelor, legile guvernante, montajul, analiza și extensiile rămân vizibile și în această ordine.

Întrebare-ghid

Dacă tragi prima bilă înapoi până la o înălțime de eliberare h și o lași să lovească șirul, ce determină cât de repede iese ultima bilă?

Predicții de cântărit

• Bila din capăt pleacă cu aproximativ aceeași viteză pe care a avut-o prima bilă la impact.
• Bila din capăt pleacă mai încet, pentru că bilele din mijloc absoarbă o parte din mișcare.
• Bila din capăt pleacă mai repede decât viteza de impact a primei bile.

Rolurile variabilelor

Ce stabilești tu:

• Masa bilei (kg)
• Înălțimea de eliberare (m)

Ce măsori:

• EP de eliberare (J)
• Viteza de ieșire a bilei din capăt (m/s)

Cum decurge investigația

1. Deschide presetarea Leagănul lui Newton în sandbox.
2. Trage bila din stânga în afară și în sus pentru a seta o înălțime de eliberare, apoi citește cât de sus stă față de punctul ei de repaus.
3. Eliberează bila și las-o să coboare în șirul de bile care se ating. Privește care bile ies pe partea cealaltă și cât de sus oscilează.

Ecuația guvernantă

Energie potențială gravitațională — PE = m·g·h

Bila trasă înapoi stochează energie egală cu greutatea ei înmulțită cu cât ai ridicat-o față de punctul ei de repaus — aceasta alimentează toată reacția în lanț odată eliberată.

Energie cinetică — KE = ½·m·v²

Pe măsură ce bila eliberată coboară, EP stocată i se transformă în EC; în punctul de jos, acea EC este cea transmisă aproape integral bilei din capăt prin lanțul de ciocniri.

Ce cer fișa tipăribilă elevilor să rezolve

• Pentru fiecare rând, calculează EP de eliberare (mgh) și EC de impact pe care ar trebui să o aibă prima bilă chiar înainte să ajungă în punctul de jos al oscilației (½mv², folosind farSpeed-ul tău măsurat pentru v). Cum se compară cele două energii?
• Folosind conservarea impulsului și a energiei cinetice pentru un lanț de mase egale, explică de ce bila din capăt pleacă cu (aproximativ) viteza de impact a primei bile, în timp ce bilele din mijloc abia se mișcă.

Unde mai apare asta dincolo de laborator

• De ce abia se mișcă bilele din mijloc, deși impulsul de la ciocnire trece prin fiecare dintre ele?
• În sandbox, oscilează vreodată bila din capăt exact atât de sus cât înălțimea ta de eliberare? Ce îți spune diferența (dacă există) despre cât de elastice sunt ciocnirile în realitate?

• 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

1. Bine ai venit la Leagănul lui Newton
2. Apasă Pornește
3. Selectează prima bilă
4. Impulsul de-a lungul șirului
5. Deschide datele
6. Ai reușit!

Deschide simularea interactivă pentru a construi scena, a apăsa Pornește și a explora cu măsurători live și un tutorial ghidat.

Deschide laboratorul interactiv →

Descarcă fișa →

Conservarea impulsului