กลศาสตร์
การตกบนดวงจันทร์
ดูทุกสิ่งตกช้า ๆ ใต้ความโน้มถ่วงอ่อนของดวงจันทร์
การตกบนดวงจันทร์ — การจำลองกลศาสตร์แบบโต้ตอบ ดูทุกสิ่งตกช้า ๆ ใต้ความโน้มถ่วงอ่อนของดวงจันทร์ ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
แรงโน้มถ่วงบนดวงจันทร์
ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงขึ้นอยู่กับดาวเคราะห์ บนดวงจันทร์ g มีค่าประมาณ 1.6 m/s² — น้อยกว่าบนโลกมาก
วัตถุเดียวกันใช้เวลาตกนานกว่าและตกกระทบพื้นเบากว่าภายใต้แรงโน้มถ่วงดวงจันทร์ การเปรียบเทียบพรีเซตโลกและดวงจันทร์เน้นให้เห็นว่า g เป็นคุณสมบัติของสภาพแวดล้อมโน้มถ่วง ไม่ใช่ของวัตถุ
- g_โลก ≈ 9.8 m/s²
- g_ดวงจันทร์ ≈ 1.6 m/s²
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
บนดวงจันทร์ ลูก 1 kg กับ 6 kg ถูกปล่อยพร้อมกันจากความสูงเดียวกันในสุญญากาศไร้แรงต้านอากาศ ลูกใดเร่งเร็วกว่าขณะตก
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- ลูกหนัก (6 kg) เร่งเร็วกว่า
- ทั้งสองลูกเร่งด้วยอัตราเดียวกันพอดี
- ลูกเบา (1 kg) เร่งเร็วกว่า
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- มวล (m) (kg)
- เวลาที่ผ่านไป (t) (s)
สิ่งที่คุณวัด:
- ความเร็ว (vy) (m/s)
- โมเมนตัม (p) (kg·m/s)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดพรีเซ็ท Moon Drop สังเกตลูกบอลสองลูก ลูกเบา (1 kg) กับลูกหนัก (6 kg) ซึ่งปล่อยพร้อมกันภายใต้แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ (g = 1.6 m/s²)
- เลือกลูกบอลทีละลูกและตั้งมวลในแผงคุณสมบัติให้ตรงคอลัมน์มวลของตารางข้อมูลข้างล่างก่อนแต่ละรอบ
- ปล่อยลูกทั้งสอง หยุดแบบจำลองที่เวลาที่ระบุในคอลัมน์เวลา แล้วอ่านความเร็วลง (vy) ของลูกจากโพรบ
สมการควบคุม
โมเมนตัม — p = m·v
โมเมนตัม p = mv รวมมวลและความเร็วของวัตถุไว้ในปริมาณเดียว แม้ลูกบอลเบากับหนักจะตกด้วยความเร็วเท่ากัน ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง ลูกที่หนักกว่าก็มีโมเมนตัมมากกว่ามาก
พลังงานจลน์ — KE = ½·m·v²
KE = ½mv² เพิ่มขึ้นตามกำลังสองของความเร็วและตามมวลโดยตรง ลูกบอลสองลูกที่กระทบพื้นด้วยความเร็วเท่ากันจึงมีพลังงานจลน์ต่างกันมากหากมวลต่างกัน
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- ใช้ค่า vy และมวลที่บันทึกไว้ คำนวณโมเมนตัม p = mv ของแต่ละแถว จงแสดงวิธีทำ
- เทียบแถว 1 กับ 2 (เวลาเดียวกัน มวลต่างกัน) และแถว 2 กับ 3 (มวลเดียวกัน เวลาต่างกัน) แต่ละเปรียบเทียบบอกอะไรเกี่ยวกับการขึ้นกับมวลเทียบกับเวลาของความเร็ว
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- จงอธิบายด้วย F = ma และน้ำหนัก = mg ว่าทำไมลูกบอลที่หนักกว่าจึงไม่ตกเร็วกว่าบนดวงจันทร์ ทั้งที่แรงโน้มถ่วงดึงมันด้วยแรงที่มากกว่า
- ถ้าทำการทดลองเดียวกันบนโลกโดยปล่อยขนนกกับลูกโบว์ลิงผ่านอากาศ ตารางข้อมูลของคุณจะหน้าตาเหมือนเดิมหรือไม่ เพราะเหตุใด
- 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 — Gravity between objects
- Middle School Physical Science — Stored (potential) energy
- ยินดีต้อนรับสู่ การตกบนดวงจันทร์
- เลือกลูกบอล
- กดเล่น
- การตกบนดวงจันทร์อย่างนุ่มนวล
- เปิดดูข้อมูล
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ
การตกอิสระและการเคลื่อนที่แบบโปรเจกไทล์