การตกอิสระ มวลเปลี่ยนความเร็วการตกหรือไม่
1 · ทำนาย
ปล่อยลูกเบา ลูกกลาง และลูกหนักจากความสูงเดียวกันพร้อมกัน ลูกใดถึงพื้นก่อน
- ลูกหนักตกเร็วกว่าและถึงก่อน
- ทั้งสามตกด้วยอัตราเดียวกันและถึงพื้นพร้อมกัน
- ลูกเบาตกเร็วกว่าและถึงก่อน
2 · จัดเตรียม
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ free-fall คุณควรเห็นลูกบอลสามลูกขนาดต่างกันเรียงกันที่ความสูงเดียวกัน
- ติดโพรบวัดความสูงกับลูกกลาง และตรวจว่าทั้งสามลูกเริ่มที่ตำแหน่ง y เดียวกัน
- รันการจำลองแล้วใช้นาฬิกาจับเวลา/ตัวนับเฟรมจับเวลาการตกของแต่ละลูก
3 · เก็บข้อมูล
| มวล (kg) | เวลาที่ผ่านไป (s) | อัตราเร็วตก (m/s) | โมเมนตัม (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 3.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 |
พล็อตอัตราเร็วตก (แกน y) กับเวลาที่ผ่านไป (แกน x) ของลูกทั้งสามบนกราฟเดียวกัน
4 · วิเคราะห์
- เทียบอัตราเร็วตกของลูกเบา กลาง และหนัก ที่เวลาเดียวกัน คุณสังเกตเห็นอะไร
- จากข้อมูลของคุณ คำนวณความเร่ง (Δv / Δt) ของลูกบอลแต่ละลูก เทียบกับ g = 9.8 m/s² แล้วได้ผลอย่างไร
5 · ต่อยอด
- ขนนกและลูกโบว์ลิงที่ปล่อยในอากาศจริงไม่ตกถึงพื้นพร้อมกัน แรงใดที่ขาดไปจากการจำลองอุดมคตินี้ทำให้เกิดความต่างนั้น
- นักบินอวกาศบนดวงจันทร์ปล่อยค้อนกับขนนกและทั้งคู่ตกพร้อมกัน อธิบายว่าเหตุใดดวงจันทร์จึงเป็นสถานที่ดีกว่าโลกในการชมการสาธิตนี้กับวัตถุจริง
ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้
โมเมนตัม
แม้ลูกทั้งสามมีอัตราเร็วตกเท่ากันที่เวลาหนึ่ง โมเมนตัมต่างกันเพราะโมเมนตัมขึ้นกับมวล — เหตุผลที่ลูกหนักทำความเสียหายมากกว่าเมื่อกระแทกแม้ไม่ได้ตกเร็วกว่า