自由落體：質量會改變物體下降的速度嗎？
1·預測
同時從同一高度落下一個輕球、一個中球和一個重球。哪個先落地？
- 較重的球下落得更快並且最先落地。
- 三者以相同的速率下落並一起著陸。
- 較輕的球下落得更快並且最先落地。
2·設定
- 開啟 free-fall 預設。您應該看到三個不同大小的球在同一高度排列。
- 將高度探針連接到中球並確認所有三個球都從同一 y-position 開始。
- 運行模擬並使用秒錶/幀計數器來計時每個球的下落。
3·收集數據
| 大量的 (kg) | 經過時間 (s) | 下降速度 (m/s) | 勢頭 (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 3.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 |
在同一張圖中，繪製所有三個球的下落速度（Y軸）相對經過時間（x軸）的關係圖。
4·分析
- 比較輕球、中球和重球在同一時間內的下墜速度。你注意到什麼？
- 使用您的數據計算每個球的加速度（Δ速度/Δ時間）。與 g = 9.8 m/s² 相比如何？
5·擴展
- 一根羽毛和一個保齡球掉落在真實的空氣中不會落地在一起。這個理想化的模擬中缺少什麼力量導致了這種差異？
- 月球上的太空人扔下一把錘子和一根羽毛，然後他們一起著陸。解釋為什麼月球比地球更適合觀看真實物體的示範。
這個實驗背後的物理原理
勢頭
儘管所有三個球在給定時間具有相同的下落速度，但它們的動量不同，因為動量與質量成比例 - 這就是為什麼重球儘管下落速度不快，但在撞擊時會造成更大的傷害。