science >> Wetenschap >  >> Fysica

Second Law of Motion Experiments

Sir Isaac Newton's tweede bewegingswet stelt dat de kracht uitgeoefend door een bewegend object gelijk is aan zijn massa maal zijn versnelling in de richting van waaruit hij wordt geduwd, aangegeven als de formule F = ma. Omdat kracht proportioneel is met massa en versnelling, zal verdubbeling van de massa of versnelling terwijl de andere constant blijft, de kracht van de impact verdubbelen; de kracht van de botsing neemt toe wanneer een voorwerp met een constant gewicht onderhevig is aan een grotere versnelling. Je kunt verschillende experimenten onderzoeken die dit principe demonstreren.

Crater Experiment

Verzamel een steen en een proppen stuk papier. Omdat zwaartekrachtsversnelling constant is, vallen alle objecten op dezelfde snelheid ongeacht hun massa. Test deze wet door beide items tegelijkertijd te laten vallen en te kijken hoe ze met dezelfde snelheid vallen. Plaats nu een kom gevuld met poedersuiker of bloem onder de rots en laat deze van een vaste hoogte in het poeder vallen. Plaats de kom opzij en zorg ervoor dat u het poeder niet verstoort. Laat de bal van papier van dezelfde hoogte in een schaal vallen met dezelfde hoeveelheid van hetzelfde poeder. Vergelijk de kraters in het poeder gemaakt door elke impact. Omdat de versnelling constant was, illustreert het verschil in grootte tussen de krater gemaakt door de rots en de schaal gemaakt door het papier dat een toename in massa de kracht van de inslag direct verhoogt in de bloem.

Softball-experiment

Schroef een oog in een softbal en een ander in de latei van een deurpost. Hang de softbal aan het kozijn met een touwtje dat door de oogjes is vastgemaakt, zodat het een paar centimeter boven de vloer hangt. Markeer de plek direct onder de rustpositie van de softbal. Verplaats de hangende softbal en plaats nog een softbal op de gemarkeerde plek. Trek de ophangende softbal terug zodat deze zich op drie voet van de grond bevindt en laat hem los zodat hij zwaait en de softbal op de grond raakt. Meet de afstand die de softbal op de vloer aflegt. Herhaal het experiment, vervang een plastic Wiffle-bal door de softbal op de vloer en meet hoe ver hij rolt na de botsing. Dit experiment illustreert dat wanneer kracht constant wordt gehouden, de versnelling groter is in objecten met minder massa.

Hot Wheels Experiment

Construeer een eenvoudige helling van 18 inch hoog en ongeveer 24 inch lang met behulp van een stuk van dun triplex en bakstenen. Plaats een speelgoedauto op de top van de oprit. Laat het los en meet hoe ver het rolt. Tape twee metalen ringen op de auto, laat hem los van de oprit en meet hoe ver hij rolt. Herhaal het experiment met vijf ringen die aan de bovenkant van de auto zijn geplakt. Dit experiment laat zien dat naarmate de massa toeneemt met de constante versnelling van de zwaartekracht, de kracht die de auto over de vloer duwt, zwaardere auto's verder brengt.

Wagen en touwtje

Haal een kinderwagen, wat licht katoenen draad of draad, en twee of drie kleine vrijwilligers. Bind de draad om de hendel van de wagen en laat 2 of 3 voet touw van de hendel hangen om mee te trekken. Begin met een lege wagen. Op een vlakke, vlakke ondergrond, zoals een trottoir, en vanaf een staande start, trek aan de snaar tot je een comfortabele loopsnelheid hebt bereikt. Let op de moeite die het kost om de wagen te trekken. Laat vervolgens een van uw vrijwilligers in de wagen zitten en trek nogmaals aan de draad tot u de loopsnelheid bereikt. Let op de moeite die het kost om de wagen te trekken. De snaar kan slechts een kleine hoeveelheid kracht opnemen voordat deze breekt; hoe meer ruiters in je wagen, hoe meer kracht je nodig hebt om eraan te trekken, totdat je het breekpunt van het touw passeert. Met dit experiment is je versnelling elke keer ongeveer hetzelfde, hoewel je met meer kracht moet trekken vanwege de extra massa van elke nieuwe passagier. Hoeveel passagiers kun je trekken voordat het touw breekt?