Mechanika
Newtonovo kyvadlo
Sleduj, ako hybnosť prechádza radom až k najvzdialenejšej lopte.
Newtonovo kyvadlo — interaktívna simulácia Mechanika. Sleduj, ako hybnosť prechádza radom až k najvzdialenejšej lopte. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Newtonovo kyvadlo
Rada rovnakých lôpt prenáša hybnosť cez takmer pružné zrážky — najvzdialenejšia lopta vyletí, kým sa ostatné sotva pohnú.
Keď koncová lopta udrie do radu, hybnosť sa prenáša cez reťaz kontaktov. V ideálnom prípade posledná lopta odchádza s väčšinou hybnosti, kým vnútorné lopty zostávajú takmer nehybné.
- Hybnosť sa zachováva pozdĺž radu
- Takmer pružné kontakty
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Ak zatiahneš prvú loptu do výšky pustenia h a necháš ju swingovať do radu, čo určuje, ako rýchlo vyletí posledná lopta?
Predikcie na zváženie
- Vzdialená lopta odchádza približne rovnakou rýchlosťou, akú mala prvá lopta pri náraze.
- Vzdialená lopta odchádza pomalšie, keďže prostredné lopty pohltia časť pohybu.
- Vzdialená lopta odchádza rýchlejšie než nárazová rýchlosť prvej lopty.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Hmotnosť lopty (kg)
- Výška pustenia (m)
Čo meriaš:
- PE pustenia (J)
- Rýchlosť odchodu vzdialenej lopty (m/s)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu Newtonovo kyvadlo v sandboxe.
- Presuň najľavejšiu loptu von a nahor na nastavenie výšky pustenia, potom odčítaj, ako vysoko sedí nad svojím bodom odpočinku.
- Pusti loptu a nech ju klesnúť do radu dotýkajúcich sa lôpt. Sleduj, ktoré lopty vyletia na opačnej strane a ako vysoko sa vyhupnú.
Riadiaca rovnica
Gravitačná potenciálna energia — PE = m·g·h
Zatiahnutá lopta ukladá energiu rovnú svojej tiaže krát vzdialenosť, o ktorú si ju zdvihol nad bod odpočinku — toto poháňa celú reťazovú reakciu po pustení.
Kinetická energia — KE = ½·m·v²
Ako sa pustená lopta kýve nadol, jej uložená PE sa mení na KE; pri spodku je to tá KE, ktorá sa prenáša takmer celá na vzdialenú loptu cez reťaz zrážok.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre každý riadok vypočítaj PE pustenia (mgh) a nárazovú KE, ktorú by prvá lopta mala mať tesne pred dosiahnutím spodku kývnutia (½mv², s použitím nameraného farSpeed za v). Ako sa dve energie porovnávajú?
- Pomocou zachovania hybnosti a kinetickej energie pre reťazec rovnakých hmotností vysvetli, prečo vzdialená lopta odchádza (približne) nárazovou rýchlosťou prvej lopty, kým lopty medzi nimi sa sotva pohnú.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Prečo sa prostredné lopty sotva hýbu, hoci impulz zo zrážky prechádza každou z nich?
- V sandboxe sa vzdialená lopta niekedy vyhupne presne do výšky pustenia? Čo ti medzera (ak existuje) hovorí o tom, ako pružné zrážky naozaj sú?
- 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
- Vitaj pri Newtonovom kyvadle
- Stlač Prehrať
- Vyber prvú loptu
- Hybnosť pozdĺž radu
- Otvor údaje
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →