Механика

Падение на Луне

Проследите, как всё падает в замедленной съёмке при слабой гравитации Луны.

Падение на Луне — интерактивная симуляция (Механика). Проследите, как всё падает в замедленной съёмке при слабой гравитации Луны. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.

Гравитация на Луне

Ускорение свободного падения зависит от планеты. На Луне g около 1.6 m/s² — намного меньше, чем на Земле.

Одни и те же тела падают дольше и касаются земли мягче при лунной гравитации. Сравнение пресетов Земли и Луны подчёркивает, что g — свойство гравитационной среды, а не тела.

• g_Earth ≈ 9.8 m/s²
• g_Moon ≈ 1.6 m/s²

Краткое описание исследования

Спланируйте вопрос до открытия лаборатории

Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.

Движущий вопрос

На Луне шар 1 kg и шар 6 kg отпускают вместе с одной высоты в вакууме без сопротивления воздуха. Какой разгоняется быстрее при падении?

Прогнозы для взвешивания

• Тяжёлый (6 kg) шар разгоняется быстрее
• Оба шара разгоняются совершенно одинаково
• Лёгкий (1 kg) шар разгоняется быстрее

Роли переменных

Что вы задали:

• Масса (m) (kg)
• Прошедшее время (t) (s)

Что вы измеряете:

• Скорость (vy) (m/s)
• Импульс (p) (kg·m/s)

Как идёт исследование

1. Откройте пресет Moon Drop. Заметьте два шара: лёгкий (1 кг) и тяжёлый (6 кг), отпущенные вместе под лунной гравитацией (g = 1.6 м/с²).
2. Выбирайте каждый шар по очереди и задавайте его массу на панели свойств по столбцу «Масса» таблицы данных ниже перед каждым запуском.
3. Отпустите оба шара, поставьте симуляцию на паузу в момент времени из столбца «Время» и считайте скорость падения шара (vy) с датчика.

Определяющее уравнение

Импульс — p = m·v

Импульс p = mv объединяет массу и скорость объекта в одну величину — хотя лёгкий и тяжёлый шары в данный момент падают с одинаковой скоростью, тяжёлый несёт гораздо больший импульс.

Кинетическая энергия — KE = ½·m·v²

KE = ½mv² растёт с квадратом скорости и прямо с массой — значит, два шара, ударившиеся о землю на одинаковой скорости, всё равно несут очень разную кинетическую энергию, если их массы различны.

Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести

• По записанным значениям vy и массам вычислите импульс p = mv для каждой строки. Покажите ход вычисления.
• Сравните строки 1 и 2 (одно время, разная масса) и строки 2 и 3 (одна масса, разное время). Что каждое сравнение говорит о зависимости скорости от массы и от времени?

Где это проявляется за пределами лаборатории

• Используя F = ma и вес = mg, объясните, почему более тяжёлый шар на Луне не падает быстрее — хотя гравитация тянет его с большей силой.
• Если бы тот же эксперимент провели на Земле, роняя перо и шар для боулинга сквозь воздух, выглядела бы ваша таблица так же? Почему да или нет?

• AP Physics 1 — Unit 1: Kinematics
• AP Physics C: Mechanics — Unit 1: Kinematics
• IB Physics — A.1 Kinematics
• General High School Physics — Motion & kinematics
• NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
• Middle School Physical Science — Gravity between objects
• Middle School Physical Science — Stored (potential) energy

1. Добро пожаловать в падение на Луне
2. Выберите шар
3. Нажмите Play
4. Мягкое лунное падение
5. Откройте данные
6. Готово!

Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.

Открыть интерактивную лабораторию →

Скачать рабочий лист →

Свободное падение и движение брошенного тела