Newtons vagga: Rörelsemängd och energiöverföring

1 · Förutsäg

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?

• 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.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Newtons vagga i sandlådan.
2. Dra den vänstra bollen utåt och uppåt för att ställa in en släpphöjd, och läs sedan av hur högt den sitter över sitt viloläge.
3. 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.

3 · Samla data

Rita den yttersta bollens utfartshastighet (y-axeln) mot släpphöjden (x-axeln) för dina tre försök. Är sambandet en rät linje?

4 · Analysera

1. 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?
2. 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.

5 · Utvidga

1. Varför rör sig mittbollarna knappt, även om impulsen från kollisionen passerar genom varenda en av dem?
2. 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?

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik