เครื่องกระแทกของนิวตัน การถ่ายโอนโมเมนตัมและพลังงาน

1 · ทำนาย

ถ้าดึงลูกแรกไปที่ความสูงปล่อย h แล้วปล่อยให้แกว่งเข้าแถว อะไรกำหนดว่าลูกสุดท้ายจะบินออกเร็วเพียงใด

• ลูกปลายออกด้วยอัตราเร็วใกล้เคียงที่ลูกแรกมีตอนกระทบ
• ลูกปลายออกช้ากว่า เพราะลูกกลางดูดการเคลื่อนที่ไปบางส่วน
• ลูกปลายออกเร็วกว่าอัตราเร็วตอนกระทบของลูกแรก

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ Newton's Cradle ในแซนด์บ็อกซ์
2. ลากลูกซ้ายสุดออกไปด้านนอกและขึ้นบนเพื่อกำหนดความสูงปล่อย แล้วอ่านว่ามันสูงเหนือจุดพักเท่าใด
3. ปล่อยลูกให้แกว่งลงเข้าแถวลูกที่แนบชิดกัน ดูว่าลูกใดบินออกฝั่งตรงข้าม และแกว่งสูงเพียงใด

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตอัตราเร็วออกของลูกปลาย (แกน y) กับความสูงปล่อย (แกน x) จากสามรอบการทดลอง เป็นเส้นตรงหรือไม่

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับแต่ละแถว คำนวณพลังงานศักย์ปล่อย (mgh) และพลังงานจลน์ตอนกระทบที่ลูกแรกควรมีก่อนถึงจุดต่ำสุดของการแกว่ง (½mv² โดยใช้ farSpeed ที่วัดได้เป็น v) พลังงานทั้งสองเทียบกันอย่างไร
2. ใช้การอนุรักษ์โมเมนตัมและพลังงานจลน์สำหรับโซ่มวลเท่ากัน อธิบายว่าเหตุใดลูกปลายจึงออกด้วย (ประมาณ) อัตราเร็วตอนกระทบของลูกแรก ขณะที่ลูกกลาง ๆ แทบไม่ขยับ

5 · ต่อยอด

1. เหตุใดลูกกลาง ๆ จึงแทบไม่ขยับ ทั้งที่แรงดลจากการชนผ่านทุกลูก
2. ในแซนด์บ็อกซ์ ลูกปลายเคยแกว่งสูงเท่าความสูงปล่อยของคุณพอดีหรือไม่ ช่องว่าง (ถ้ามี) บอกอะไรว่าการชนส์จริง ๆ ยืดหยุ่นเพียงใด

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง