Prosti padec: ali masa spremeni, kako hitro stvari padajo?
1 · Predvidi
Spusti lahko, srednje in težko žogo z isto višine ob istem času. Katera prva zadene tla?
- Težja žoga pada hitreje in pristane prva.
- Vse tri padajo z enako hitrostjo in pristanejo skupaj.
- Lažja žoga pada hitreje in pristane prva.
2 · Pripravi
- Odpri prednastavitev prostega padca. Videti bi moral tri žoge različnih velikosti, zložene na isti višini.
- Pripni sondo višine na srednjo žogo in preveri, da vse tri žoge začnejo z isto y-lego.
- Zaženi simulacijo in s štoparico/števcem sličic izmeri padec vsake žoge.
3 · Zberi podatke
| Masa (kg) | Pretečeni čas (s) | Hitrost padanja (m/s) | Gibalna količina (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 3.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 |
Nariši hitrost padanja (os y) proti pretečenemu času (os x) za vse tri žoge na istem grafu.
4 · Analiziraj
- Primerjaj hitrosti padanja lahke, srednje in težke žoge ob istem pretečenem času. Kaj opaziš?
- Z svojimi podatki izračunaj pospešek (Δhitrost / Δčas) za vsako žogo. Kako se primerja z g = 9.8 m/s²?
5 · Razširi
- Pero in kegljaška krogla, spuščena v pravem zraku, NE pristanejo skupaj. Katera sila, ki je v tej idealizirani simulaciji ni, povzroča to razliko?
- Astronavti so na Luni spustili kladivo in pero in pristala sta skupaj. Razloži, zakaj je Luna boljše mesto od Zemlje za to predstavitev s pravimi predmeti.
Fizika za tem poskusom
Gibalna količina
Čeprav imajo vse tri žoge ob danem času isto hitrost padanja, se njihove gibalne količine razlikujejo, ker se gibalna količina skalira z maso — zato bi težja žoga ob udarcu naredila več škode, čeprav ne pada hitreje.
Mehanika
- Met telesa in kinetična energija
- Žoga na klančini: energija na klančini brez trenja
- Blok na klančini s trenjem: iskanje praga trenja mirovanja
- Končna hitrost: padanje skozi upor
- Laboratorij sil: Newtonov drugi zakon
- Nasprotne sile: Newtonov drugi zakon in gibalna količina
- Poskakujoča žoga: izguba energije ob udarcu
- Prožni trki in ohranitev gibalne količine
- Neprožni trk in ohranitev gibalne količine
- Newtonovo nihalo: prenos gibalne količine in energije
- Preprosto nihalo
- Masa na vzmeti: preprosto harmonično gibanje