Mekanik
Newtons vagga
Se rörelsemängden vandra genom raden till bollen längst bort.
Newtons vagga — interaktiv Mekanik-simulering. Se rörelsemängden vandra genom raden till bollen längst bort. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Newtons vagga
En rad likadana bollar överför rörelsemängd genom nästan elastiska kollisioner — bollen längst bort svänger ut medan de andra knappt rör sig.
När ytterbollen träffar raden vandrar rörelsemängden genom kedjan av kontakter. I det ideala fallet lämnar sista bollen kedjan med det mesta av rörelsemängden medan bollarna däremellan förblir nästan stillastående.
- Rörelsemängden bevaras längs raden
- Nästan elastiska kontakter
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
Om du drar tillbaka den första bollen till en släpphöjd h och låter den svänga in i raden, vad bestämmer då hur snabbt den sista bollen flyger ut?
Förutsägelser att väga
- Den yttersta bollen lämnar med ungefär samma fart som den första bollen hade vid stöten.
- Den yttersta bollen lämnar långsammare, eftersom mittbollarna tar upp en del av rörelsen.
- Den yttersta bollen lämnar snabbare än den första bollens stötfart.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Bollmassa (kg)
- Släpphöjd (m)
Det du mäter:
- Släpp PE (J)
- Yttersta bollens utfartshastighet (m/s)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Newtons vagga i sandlådan.
- Dra den vänstra bollen utåt och uppåt för att ställa in en släpphöjd, och läs sedan av hur högt den sitter över sitt viloläge.
- Släpp bollen och låt den svänga ned i raden av bollar som rör vid varandra. Se vilka bollar som flyger ut på den bortre sidan och hur högt de svänger.
Styrande ekvation
Gravitationell potentiell energi — PE = m·g·h
Den tillbakadragna bollen lagrar energi motsvarande dess tyngd gånger hur högt du lyfte den över dess viloläge — detta är det som driver hela kedjereaktionen när den släpps.
Kinetisk energi — KE = ½·m·v²
När den släppta bollen svänger ned omvandlas dess lagrade lägesenergi till rörelseenergi; i botten är det den rörelseenergin som nästan helt lämnas vidare till den yttersta bollen genom kedjan av kollisioner.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för varje rad lägesenergin vid släppet (mgh) och den rörelseenergi den första bollen borde ha precis innan den når bottläget av sin svängning (½mv², med din uppmätta farSpeed som v). Hur förhåller sig de två energierna till varandra?
- Använd bevarande av rörelsemängd och rörelseenergi för en kedja av lika stora massor, och förklara varför den yttersta bollen lämnar med (ungefär) den första bollens stötfart, medan bollarna däremellan knappt rör sig alls.
Var det här syns utanför labbet
- Varför rör sig mittbollarna knappt, även om impulsen från kollisionen passerar genom varenda en av dem?
- Når den yttersta bollen i sandlådan någonsin exakt lika högt som din släpphöjd? Vad säger gapet (om det finns något) om hur elastiska kollisionerna egentligen är?
- 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
- Välkommen till Newtons vagga
- Tryck på Spela upp
- Välj den första bollen
- Rörelsemängd genom raden
- Öppna data
- Klart!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.