Fall på månen: Ändrar massan hastigheten vid fritt fall?

1 · Förutsäg

På månen släpps en boll på 1 kg och en boll på 6 kg tillsammans från samma höjd, i vakuum utan luftmotstånd. Vilken ökar farten snabbast när den faller?

2 · Uppbyggnad

  1. Öppna förinställningen Fall på månen. Notera de två bollarna: en lätt (1 kg) och en tung (6 kg), släppta tillsammans under månens gravitation (g = 1.6 m/s²).
  2. Markera varje boll i tur och ordning och ställ in dess massa i panelen Egenskaper så att den matchar kolumnen Massa i datatabellen nedan före varje körning.
  3. Släpp båda bollarna, pausa simuleringen vid den förflutna tid som anges i kolumnen Tid och läs av bollens nedåtriktade hastighet (vy) på proben.

3 · Samla data

Massa (m) (kg)Förfluten tid (t) (s)Hastighet (vy) (m/s)Rörelsemängd (p) (kg·m/s)
1.001.00
6.001.00
6.002.00

Rita vy (y-axeln) mot massan (x-axeln) med raderna 1 och 2. Rita sedan vy mot tiden med raderna 2 och 3. Vilken form har respektive diagram, och vad säger det om fritt fall på månen?

4 · Analysera

  1. Beräkna med dina noterade värden för vy och massa rörelsemängden p = mv för varje rad. Visa din uträkning.
  2. Jämför raderna 1 och 2 (samma tid, olika massa) och raderna 2 och 3 (samma massa, olika tid). Vad säger varje jämförelse om hur hastigheten beror på massan respektive tiden?

5 · Utvidga

  1. Förklara, med F = ma och tyngd = mg, varför en tyngre boll inte faller snabbare på månen — även om gravitationen drar i den med större kraft.
  2. Om samma experiment gjordes på jorden genom att tappa en fjäder och ett bowlingklot genom luft, skulle din datatabell se likadan ut? Varför eller varför inte?

Fysiken bakom det här experimentet

Rörelsemängd

Rörelsemängden p = mv kombinerar ett föremåls massa och hastighet till en enda storhet — även om den lätta och den tunga bollen har samma fallhastighet vid en given tidpunkt, bär den tunga bollen med sig mycket mer rörelsemängd.

Kinetisk energi

KE = ½mv² växer med farten i kvadrat och direkt med massan — två bollar som träffar marken med samma fart bär ändå med sig mycket olika stor mängd rörelseenergi om deras massor skiljer sig åt.

← Tillbaka till experimentet

Mekanik

138 gratis utskrivbara labblad i fysik