Rơi tự do: Khối lượng có thay đổi nhanh không?
1 · Dự đoán
Thả một quả bóng nhẹ, một quả bóng trung bình và một quả bóng nặng từ cùng một độ cao vào cùng một thời điểm. Cái nào chạm đất trước?
- Quả bóng nặng hơn rơi nhanh hơn và rơi xuống đất trước.
- Cả ba đều rơi với tốc độ như nhau và tiếp đất cùng nhau.
- Quả bóng nhẹ hơn rơi nhanh hơn và rơi xuống đất trước.
2 · Thiết lập
- Mở cài đặt trước rơi tự do. Bạn sẽ thấy ba quả bóng có kích thước khác nhau được xếp ở cùng độ cao.
- Gắn đầu dò chiều cao vào quả bóng vừa và xác nhận cả ba quả bóng đều bắt đầu ở cùng vị trí y.
- Chạy mô phỏng và sử dụng đồng hồ bấm giờ/bộ đếm khung để tính thời gian rơi của mỗi quả bóng.
3 · Thu thập dữ liệu
| Thánh lễ (kg) | Thời gian đã trôi qua (s) | Tốc độ rơi (m/s) | Động lực (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 3.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 |
Vẽ đồ thị tốc độ rơi (trục y) theo thời gian đã trôi qua (trục x) cho cả ba quả bóng trên cùng một đồ thị.
4 · Phân tích
- So sánh tốc độ rơi của các quả bóng nhẹ, trung bình và nặng trong cùng thời gian trôi qua. Bạn nhận thấy điều gì?
- Sử dụng dữ liệu của bạn, tính toán gia tốc (Δspeed / Δtime) cho mỗi quả bóng. So sánh với g = 9.8 m/s²?
5 · Gia hạn
- Một chiếc lông vũ và một quả bóng bowling được thả trong không khí thực tế KHÔNG chạm đất cùng nhau. Sức mạnh nào còn thiếu trong chiếc sim lý tưởng này đã gây ra sự khác biệt đó?
- Các phi hành gia trên Mặt trăng đã đánh rơi một chiếc búa và một chiếc lông vũ và họ cùng nhau hạ cánh. Giải thích tại sao Mặt trăng là nơi tốt hơn Trái đất để xem phần trình diễn này bằng vật thể thật.
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Động lực
Mặc dù cả ba quả bóng đều có cùng tốc độ rơi tại một thời điểm nhất định, nhưng động lượng của chúng khác nhau vì động lượng tỷ lệ với khối lượng - đây là lý do tại sao quả bóng nặng sẽ gây ra nhiều sát thương hơn khi va chạm mặc dù rơi không nhanh hơn.