Rơi tự do: Khối lượng có ảnh hưởng đến tốc độ rơi 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
| Khối lượng (kg) | Thời gian đã trôi qua (s) | Tốc độ rơi (m/s) | Động lượng (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, hãy tính gia tốc (Δv / Δt) cho mỗi quả bóng.
5 · Gia hạn
- Lực nào còn thiếu trong mô phỏng lý tưởng này đã gây ra sự khác biệt đó?
- Các phi hành gia trên Mặt Trăng đã thả một chiếc búa và một chiếc lông vũ và cả hai cùng chạm đất cùng lúc.
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Động lượng
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.
Cơ học
- Chuyển động của đạn và động năng
- Bóng trên đường dốc: Năng lượng trên đường nghiêng không ma sát
- Khối trên mặt nghiêng có ma sát: Tìm ngưỡng ma sát tĩnh
- Vận tốc đầu cuối: Rơi qua lực cản
- Phòng thí nghiệm lực: Định luật thứ hai của Newton
- Các lực đối lập: Định luật thứ hai của Newton và động lượng
- Bóng nảy: Mất năng lượng khi va chạm
- Va chạm đàn hồi & bảo toàn động lượng
- Va chạm không đàn hồi và bảo toàn động lượng
- Cái nôi của Newton: Động lượng và truyền năng lượng
- Con lắc đơn giản
- Khối lượng của lò xo: Chuyển động điều hòa đơn giản