Вільне падіння: чи змінює маса швидкість падіння?
1 · Прогноз
Упустіть легку, середню та важку кулі з однієї висоти водночас. Яка вдариться об землю першою?
- Важча куля падає швидше та приземляється першою.
- Усі три падають однаково та приземляються разом.
- Легша куля падає швидше та приземляється першою.
2 · Установка
- Відкрийте пресет вільного падіння. Ви маєте побачити три кулі різних розмірів, вирівняні на одній висоті.
- Прикріпіть датчик висоти до середньої кулі та переконайтеся, що всі три кулі стартують з однієї y-позиції.
- Запустіть моделювання та за секундоміром/лічильником кадрів виміряйте час падіння кожної кулі.
3 · Збір даних
| Маса (kg) | Минулий час (s) | Швидкість падіння (m/s) | Імпульс (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 3.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 |
Побудуйте графік швидкості падіння (вісь y) проти минулого часу (вісь x) для всіх трьох куль на одному графіку.
4 · Аналіз
- Порівняйте швидкості падіння легкої, середньої та важкої куль в один і той самий момент. Що ви помічаєте?
- За своїми даними обчисліть прискорення (Δшвидкість / Δчас) для кожної кулі. Як воно порівнюється з g = 9.8 м/с²?
5 · Поглиблення
- Перо й кегля для боулінгу, упущені в справжньому повітрі, НЕ приземляються разом. Яка сила, відсутня в цьому ідеалізованому моделюванні, спричиняє цю різницю?
- Астронавти на Місяці впустили молоток і перо — і вони приземлилися разом. Поясніть, чому Місяць краще за Землю підходить для цієї демонстрації зі справжніми предметами.
Фізика цього експерименту
Імпульс
Хоча всі три кулі мають однакову швидкість падіння в даний момент, їхні імпульси різні, бо імпульс масштабується з масою — ось чому важча куля завдасть більшої шкоди при ударі, хоча падає не швидше.