กลศาสตร์
การตกอิสระ
ดูทุกมวลตกด้วยอัตราเดียวกันภายใต้ความโน้มถ่วง
การตกอิสระ — การจำลองกลศาสตร์แบบโต้ตอบ ดูทุกมวลตกด้วยอัตราเดียวกันภายใต้ความโน้มถ่วง ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
การตกอิสระ
ในสนามโน้มถ่วงสม่ำเสมอที่ไม่มีแรงต้านอากาศ วัตถุทุกชิ้นตกด้วยความเร่ง g เท่ากันไม่ว่ามวลจะเป็นเท่าไร
ข้อคิดของกาลิเลโอ: มวลจะหักล้างกันใน F = ma เมื่อแรงเดียวที่กระทำคือน้ำหนัก วัตถุเบาและหนักที่ปล่อยพร้อมกันในฉากอุดมคตินี้จะตกถึงพื้นพร้อมกัน
- y = y₀ + v₀t + ½gt²
- a = g (เท่ากันสำหรับทุกมวล)
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
ปล่อยลูกเบา ลูกกลาง และลูกหนักจากความสูงเดียวกันพร้อมกัน ลูกใดถึงพื้นก่อน
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- ลูกหนักตกเร็วกว่าและถึงก่อน
- ทั้งสามตกด้วยอัตราเดียวกันและถึงพื้นพร้อมกัน
- ลูกเบาตกเร็วกว่าและถึงก่อน
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- มวล (kg)
- เวลาที่ผ่านไป (s)
สิ่งที่คุณวัด:
- อัตราเร็วตก (m/s)
- โมเมนตัม (kg·m/s)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ free-fall คุณควรเห็นลูกบอลสามลูกขนาดต่างกันเรียงกันที่ความสูงเดียวกัน
- ติดโพรบวัดความสูงกับลูกกลาง และตรวจว่าทั้งสามลูกเริ่มที่ตำแหน่ง y เดียวกัน
- รันการจำลองแล้วใช้นาฬิกาจับเวลา/ตัวนับเฟรมจับเวลาการตกของแต่ละลูก
สมการควบคุม
โมเมนตัม — p = m·v
แม้ลูกทั้งสามมีอัตราเร็วตกเท่ากันที่เวลาหนึ่ง โมเมนตัมต่างกันเพราะโมเมนตัมขึ้นกับมวล — เหตุผลที่ลูกหนักทำความเสียหายมากกว่าเมื่อกระแทกแม้ไม่ได้ตกเร็วกว่า
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- เทียบอัตราเร็วตกของลูกเบา กลาง และหนัก ที่เวลาเดียวกัน คุณสังเกตเห็นอะไร
- จากข้อมูลของคุณ คำนวณความเร่ง (Δv / Δt) ของลูกบอลแต่ละลูก เทียบกับ g = 9.8 m/s² แล้วได้ผลอย่างไร
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- ขนนกและลูกโบว์ลิงที่ปล่อยในอากาศจริงไม่ตกถึงพื้นพร้อมกัน แรงใดที่ขาดไปจากการจำลองอุดมคตินี้ทำให้เกิดความต่างนั้น
- นักบินอวกาศบนดวงจันทร์ปล่อยค้อนกับขนนกและทั้งคู่ตกพร้อมกัน อธิบายว่าเหตุใดดวงจันทร์จึงเป็นสถานที่ดีกว่าโลกในการชมการสาธิตนี้กับวัตถุจริง
- AP Physics 1 — Unit 1: Kinematics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 1: Kinematics
- IB Physics — A.1 Kinematics
- General High School Physics — Motion & kinematics
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Middle School Physical Science — Stored (potential) energy
- Middle School Physical Science — Energy in, energy out
- ลูกไหนถึงก่อน?
- ทดสอบมวล
- บันทึกการตก
- อ่านกราฟ
- อธิบายหลักฐานของคุณ
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ
การตกอิสระและการเคลื่อนที่แบบโปรเจกไทล์