Cái nôi của Newton: Động lượng và truyền năng lượng

1 · Dự đoán

Nếu bạn kéo quả bóng đầu tiên về độ cao thả h và để nó lắc lư theo hàng, điều gì quyết định quả bóng cuối cùng bay ra ngoài nhanh như thế nào?

• Quả bóng ở xa rời đi với tốc độ tương đương với quả bóng đầu tiên khi va chạm.
• Quả bóng ở xa rời đi chậm hơn vì quả bóng ở giữa hấp thụ một phần chuyển động.
• Quả bóng xa rời đi nhanh hơn tốc độ va chạm của quả bóng đầu tiên.

2 · Thiết lập

1. Mở cài đặt trước Newton's Cradle trong hộp cát.
2. Kéo quả bóng ngoài cùng bên trái ra ngoài và lên trên để đặt độ cao thả, sau đó đọc xem nó nằm ở độ cao bao nhiêu so với điểm dừng.
3. Thả quả bóng ra và để nó bay xuống hàng bóng chạm vào. Xem (những) quả bóng nào bay ra ở phía xa và độ cao của chúng.

3 · Thu thập dữ liệu

Vẽ biểu đồ tốc độ thoát ra của quả bóng ở xa (trục y) theo chiều cao nhả (trục x) cho ba lần thử của bạn. Mối quan hệ có phải là một đường thẳng?

4 · Phân tích

1. Đối với mỗi hàng, hãy tính PE nhả ra (mgh) và tác động KE mà quả bóng đầu tiên phải có ngay trước khi nó chạm tới điểm cuối của cú xoay (½mv², v lấy tốc độ bay ra của bi xa mà bạn đo được). Hãy dự đoán rằng tốc độ bay ra đo được sẽ thấp hơn vài phần trăm so với giá trị lý tưởng √(2gh) — mỗi va chạm trong chuỗi làm mất một chút năng lượng, vì vậy một kết quả nằm trong khoảng 10% giá trị lý tưởng sẽ xác nhận dự đoán. So sánh hai năng lượng đó như thế nào?
2. Sử dụng sự bảo toàn động lượng và động năng cho một chuỗi có khối lượng bằng nhau, hãy giải thích tại sao quả bóng ở xa rời đi với (xấp xỉ) tốc độ va chạm của quả bóng đầu tiên, trong khi những quả bóng ở giữa hầu như không chuyển động.

5 · Gia hạn

1. Tại sao các quả bóng ở giữa hầu như không chuyển động, mặc dù xung lực từ vụ va chạm truyền qua từng quả bóng?
2. Trong hộp cát, quả bóng xa có bao giờ lắc cao bằng độ cao thả của bạn không? Khoảng trống (nếu có) cho bạn biết độ đàn hồi thực sự của va chạm là bao nhiêu?

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

← Quay lại thử nghiệm

138 Phiếu Bài Tập Thí Nghiệm Vật Lý Miễn Phí Có Thể In