Kuvvet Laboratuvarı: Newton'un İkinci Yasası
1 · Tahmin Et
Bir kutuyu sürtünmesiz bir zemin üzerinde sabit bir kuvvetle itiyorsunuz. Daha ağır bir kutuyu aynı kuvvetle iterseniz, daha hızlı mı, daha yavaş mı yoksa daha hafif bir kutuyla aynı oranda mı hızlanır?
- Daha ağır olan kutu daha hızlı hızlanır
- Her iki kutu da aynı oranda hızlanır
- Ağır kutu daha yavaş hızlanır
2 · Kurulum
- Kuvvet Laboratuvarı ön ayarını açın. Tek bir kutu sürtünmesiz bir zemin üzerinde hareketsiz duruyor ve sabit bir kuvvet onu ileri itiyor.
- Hız probunun kutuya takılı olduğunu doğrulayın, ardından Denetleyici panelinde kutunun kütlesini ve uygulanan kuvvetin gücünü kontrol edin.
- Aşağıdaki her satır için Denetleyici'da kutunun kütlesini ve kuvvet gücünü eşleşecek şekilde ayarlayın, simülasyonu tam olarak 1 saniye (60 kare) çalıştırın ve sondanın hızını okuyun.
3 · Veri Toplayın
| Kütle (kg) | Uygulanan Kuvvet (N) | T = 1 s'de hız (m/s) | t = 1 s'de momentum (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 2.00 | 8.00 | ||
| 1.00 | 6.00 | ||
| 4.00 | 8.00 |
Test edilen kütle başına bir çizgi olacak şekilde uygulanan kuvveti (x ekseni) 1 saniye sonra ölçtüğünüz hıza (y ekseni) göre çizin. Her çizginin eğimi neyi temsil eder?
4 · Analiz et
- Her sıra için uygulanan kuvveti kütleye bölün. Bu değer 1 saniye sonra ölçtüğünüz hız ile nasıl karşılaştırılır? Az önce hangi miktarı hesapladınız?
- 1. ve 3. sıraları karşılaştırın (aynı kuvvet, farklı kütle). Aynı 1 saniyelik itme sonrasında kütlenin iki katına çıkması ortaya çıkan hızı ne kadar değiştirdi?
5 · Uzat
- Bu zemin sürtünmesizdir. Kutuya küçük bir sabit sürtünme kuvveti de etki ederse hız okumalarınızın nasıl değişeceğini tahmin edin. Uygulanan kuvveti yalnızca kütleye bölmek yine de ortaya çıkan ivmeyi tahmin edebilir mi?
- Bir alışveriş arabası ve yüklü bir teslimat kamyonu, aynı kuvveti üreten bir motor tarafından itilebilir. Neden aynı oranda hızlanmadıklarını açıklamak için verilerinizi kullanın.
Bu Deneyin Arkasındaki Fizik
Newton'un İkinci Yasası
Bir nesneye etki eden net kuvvet, kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir. Burada tek bir sabit kuvvet kutuyu hareketsiz durumdan hızlandırır, böylece sabit bir süre sonra ölçülen hız, kuvvetin ürettiği ivmeyi ortaya çıkarır.
ivme
Momentum kütle çarpı hızdır. Her deneme dinlenme halinden başlar, dolayısıyla 1 saniyelik işaretteki momentum, aynı itmenin farklı kütlelerdeki kutularda ne kadar hareket oluşturduğunu gösterir.