Motsatta krafter: Newtons andra lag & rörelsemängd
1 · Förutsäg
Ett block som rör sig åt höger dras av en konstant kraft i motsatt riktning. Vad händer med dess rörelse allteftersom tiden går?
- Den saktar in och stannar permanent
- Den saktar in, stannar och ökar sedan farten i motsatt riktning
- Den saktar in kort och fortsätter sedan med en konstant lägre fart
2 · Uppbyggnad
- Öppna simuleringen för motsatta krafter och tryck på Återställ.
- Aktivera hastighetsproben på blocket.
- Ställ in blockets begynnehastighet för varje försök, tryck på Spela, pausa vid t = 4 s med hjälp av tidslinjen och notera fartavläsningen.
3 · Samla data
| Massa m (kg) | Starthastighet v₀ (m/s) | Motriktig kraft F (N) | Begynnelserörelsemängd p = mv (kg·m/s) | Fart vid t = 4 s (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 2.00 | ||
| 1.00 | 6.00 | 2.00 | ||
| 1.00 | 8.00 | 2.00 |
Rita farten vid t = 4 s (y-axeln) mot begynnehastigheten v₀ (x-axeln).
4 · Analysera
- Visa din uträkning av begynnelserörelsemängden p = mv för ett försök.
- Använd a = F/m, förutsäg blockets hastighet vid t = 4 s för varje försök och jämför med din tabell. Rör sig blocket fortfarande i sin ursprungliga riktning, är det momentant i vila eller rör det sig bakåt?
5 · Utvidga
- Om blockets massa fördubblades medan den motverkande kraften förblev densamma, skulle det ta längre eller kortare tid att stanna? Förklara med F = ma.
- Verkliga block som glider på en verklig yta känner också friktion. Skulle friktionen få blocket att stanna tidigare eller senare än denna idealiserade simulering förutsäger?
Fysiken bakom det här experimentet
Rörelsemängd
Blockets massa och begynnehastighet ger dess rörelsemängd innan den motverkande kraften börjar verka.
Newtons andra lag
Den konstanta motverkande kraften delad med massan ger blockets konstanta retardation, och det är den som saktar in, stoppar och till slut vänder rörelsen.
Mekanik
- Projektilbana & rörelseenergi
- Boll på ramp: Energi på ett friktionsfritt lutande plan
- Block på friktionsramp: Hitta tröskeln för statisk friktion
- Sluthastighet: Fall genom motstånd
- Kraftlabb: Newtons andra lag
- Studsande boll: Energiförlust vid stöten
- Elastiska kollisioner & rörelsemängdens bevarande
- Oelastisk kollision & rörelsemängdens bevarande
- Newtons vagga: Rörelsemängd och energiöverföring
- Enkel pendel
- Massa på fjäder: Harmonisk svängning
- Likformig cirkulär rörelse & centripetalkraft