న్యూటన్ క్రాడిల్: ద్రవ్యవేగ, శక్తి బదిలీ
1 · ఊహించండి
మొదటి బంతిని విడుదల ఎత్తు h వరకు లాగి వరుసలోకి ఊపినట్లయితే, చివరి బంతి ఎంత వేగంతో బయటకు ఎగురుతుంది?
- దూరపు బంతి, మొదటి బంతి తాకిడి సమయంలో ఉన్న దాదాపు అదే వడితో బయటకు వస్తుంది.
- మధ్య బంతులు కొంత చలనాన్ని శోషించడంతో దూరపు బంతి నెమ్మదిగా బయటకు వస్తుంది.
- దూరపు బంతి మొదటి బంతి తాకిడి వడి కంటే ఎక్కువ వేగంతో బయటకు వస్తుంది.
2 · అమరిక
- సాండ్బాక్స్లో న్యూటన్ క్రాడిల్ ప్రీసెట్ తెరవండి.
- ఎడమ చివరి బంతిని పక్కకు, పైకి లాగి విడుదల ఎత్తు సెట్ చేయండి, ఆపై అది తన విశ్రాంత బిందువు పైన ఎంత ఎత్తులో ఉందో చదవండి.
- బంతిని వదిలి, అది తగిలే బంతుల వరుసలోకి ఊగునట్లు చేయండి. ఎడమ వైపున ఏ బంతి(లు) బయటకు ఎగురుతాయో, ఎంత ఎత్తుకు ఊగుతాయో చూడండి.
3 · డేటా సేకరించండి
| బంతి ద్రవ్యరాశి (kg) | విడుదల ఎత్తు (m) | విడుదల PE (J) | దూరపు బంతి నిష్క్రమణ వడి (m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 0.30 | ||
| 1.00 | 0.50 | ||
| 1.00 | 0.70 |
మీ మూడు ప్రయత్నాలకు విడుదల ఎత్తు (x-అక్షం) వెంబడి దూరపు బంతి నిష్క్రమణ వడి (y-అక్షం) గ్రాఫ్ చేయండి. సంబంధం సరళ రేఖా?
4 · విశ్లేషించండి
- ప్రతి వరుసకూ, విడుదల PE (mgh), మొదటి బంతి ఊగుడు అడుగునకు చేరే ముందు కలిగి ఉండాల్సిన తాకిడి KE (½mv², v కి మీ కొలిచిన farSpeed) లెక్కించండి. రెండు శక్తులు ఎలా పోల్చుతాయి?
- సమాన ద్రవ్యరాశుల గొలుసుకు ద్రవ్యవేగ, గతిజ శక్తి సంరక్షణంతో, దూరపు బంతి మొదటి బంతి తాకిడి వడితో (దాదాపు) బయటకు వస్తుందని, మధ్యలోని బంతులు దాదాపు కదలవని వివరించండి.
5 · విస్తరించండి
- ఢీకొట్టు ప్రతి మధ్య బంతి గుండానూ వెళ్ళినా, అవి ఎందుకు దాదాపు కదలవు?
- సాండ్బాక్స్లో, దూరపు బంతి ఎప్పుడైనా సరిగ్గా మీ విడుదల ఎత్తే ఊగుతుందా? ఉంటే ఆ అంతరం (ఉంటే) ఢీకొట్లు నిజంగా ఎంత ప్రత్యాస్థమో చెబుతుంది?
ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం
గురుత్వ స్థితిజ శక్తి
లాగిన బంతి, తన విశ్రాంత బిందువు పైన ఎంత ఎత్తు ఎత్తిందో దాని బరువుతో గుణించిన శక్తిని నిల్వ చేస్తుంది — వదిలిన తర్వాత మొత్తం గొలుసు చర్యకు ఇదే శక్తినిస్తుంది.
గతిజ శక్తి
వదిలిన బంతి కిందికి ఊగేకొద్దీ దాని నిల్వ PE, KE గా మారుతుంది; అడుగున ఆ KE, ఢీకొట్ల గొలుసు గుండా దాదాపు పూర్తిగా దూరపు బంతికి అందుతుంది.
యాంత్రిక శాస్త్రం
- ప్రక్షేపక చలనం & గతిజ శక్తి
- ర్యాంప్పై బంతి: ఘర్షణ లేని వాలుతలంపై శక్తి
- ఘర్షణ ర్యాంప్పై బ్లాక్: స్థితిజ ఘర్షణ పరిమితిని కనుగొనడం
- అంతిమ వేగం: నిరోధం గుండా పతనం
- బల ప్రయోగశాల: న్యూటన్ రెండో నియమం
- వ్యతిరేక బలాలు: న్యూటన్ రెండో నియమం & ద్రవ్యవేగం
- లంఘించే బంతి: తాకిడిలో శక్తి నష్టం
- ప్రత్యాస్థ ఢీకొట్లు & ద్రవ్యవేగ సంరక్షణం
- అప్రత్యాస్థ ఢీకొట్టు & ద్రవ్యవేగ సంరక్షణం
- సరళ లోలకం
- స్ప్రింగ్పై ద్రవ్యరాశి: సరళ హార్మోనిక చలనం
- ఏకరీతి వృత్తాకార చలనం & అభికేంద్ర బలం