Gravitacijski padec: ali spuščena sonda še naprej pospešuje?

1 · Predvidi

Sonda je spuščena iz mirovanja in pada naravnost proti centralni masi pod težnostjo obratnih kvadratov. Ko pada s polmera 3,0 m na 2,0 m in 1,0 m, kako se spremeni njena hitrost?

• Hitrost pridobiva z enakomerno mero, tako kot žoga, spuščena blizu zemeljske površine.
• Hitrost pridobiva vedno hitreje — prijem raste močneje, ko se približuje.
• Upočasnjuje, ko se približuje, ker centralna masa odbija hitre.

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev grav-fall. Ena sama sonda sedi v mirovanju na razdalji r₀ = 3.5 m od centralne mase v središču platna.
2. Preveri, da sta sondi r (razdalja) in hitrost obe pripeti na telo sonde, preden karkoli zaženeš.
3. Zaženi simulacijo in jo ustavi, ko sonda preide r = 3,0 m, nato 2,0 m, nato 1,0 m, in odčitaj sondo hitrosti pri vsakem polmeru.

3 · Zberi podatke

Nariši hitrost padanja (os y) proti polmeru r (os x). Opazi, da r pada, ko sonda pada — beri krivuljo od desne proti levi.

4 · Analiziraj

1. Sonda pade isto 0,5 m od 3,5→3,0 m in spet od 1,5→1,0 m, vendar pridobi precej več hitrosti na notranjem intervalu. Z svojimi podatki razloži, zakaj enake razdalje tu ne dajo enakih prirastkov hitrosti (za razliko od prostega padca pri konstantnem g).
2. Za vsako vrstico primerjaj izmerjeno hitrost padanja z ubežno hitrostjo pri istem polmeru. Hitrost padanja je vedno manjša — poveži to s tem, da je sonda začela iz mirovanja (njena skupna energija je negativna, zato ostane vezana).

5 · Razširi

1. Blizu zemeljske površine uporabljamo v = √(2g·Δh) s konstantnim g. Razloži, zakaj ta formula tu odpove in katera količina nadomesti konstantni g, ko se sonda premika navznoter.
2. Idealizirana formula v = √(2GM(1/r − 1/r₀)) razpade v neskončnost, ko r → 0. Prava simulacija namesto tega pripne sondo tik zunaj središča. Kateri fizikalni razlog (in katera modelirna odločitev) drži hitrost končno?

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov