Если вы когда-нибудь хотели применить научную теорию на практике дома, тогда у вас есть шанс. Первый закон движения сэра Исаака Ньютона помогает объяснить движение обычных физических объектов и систем. Он подразумевает, что любой объект в покое останется в покое, если на него не воздействует неуравновешенная сила.
Таким образом, если вы поместите теннисный мяч в космос и слегка толкнете его, его импульс будет продолжать двигаться с той же скоростью и в том же направлении, если что-то не натолкнется на него, и если его не трогать, его инерция сохранится. это там же.
На Земле, однако, закон Ньютона, по-видимому, усложняется постоянными силами гравитации и трения, первый постоянно тянет их к земле, а второй замедляет их. Это опровергает закон Ньютона? Нет, это далеко не так. Фактически, эти силы помогают продемонстрировать его высокую вероятность, что можно увидеть дома в простом и легком для построения эксперименте. Давайте начнем
,
Что вам нужно:
1 лист карты
1 стеклянная банка
1 стакан воды
1 копейка
1 карандаш
1 выбор других монет разных размеров
Клейкая лента
Шаг 1
Эксперимент Пенни Дроп, шаг 1
Возьмите свою карточку и нарежьте ее на длинные тонкие полоски по вертикали шириной около 2 см, затем склейте концы вместе, чтобы получился обруч. Этот эксперимент работает лучше всего, когда обруч имеет ширину 8-10 см. Однако для переменных в эксперименте возьмите еще две полоски и сделайте один меньший обруч, а другой - больший.
Шаг 2
Эксперимент Пенни Дроп, шаг 2
Затем возьмите свою стеклянную банку и наполните ее водой примерно на 2/3. Вода добавляет дополнительный уровень возврата данных, как мы увидим позже, поэтому его лучше использовать.
Шаг 3
Эксперимент «Пенни Дроп», шаг 3
В-третьих, поместите наполненный водой стакан на ровную поверхность, а затем поместите обруч поверх него так, чтобы он выходил из центра банки, как лицо вентилятора. Наконец, поместите свою копейку сверху обруча так, чтобы он был прямо над стеклянной банкой. Обруч карты должен поддерживать пенни и сохранять свою форму, если все сделано правильно. Если обруч деформируется, вам нужна более толстая карта.
Так как это связано с первым законом Ньютона? Ну, в настоящее время пенни находится в покое, его инерция держит его в том же месте. Гравитации, одной из вмешивающихся сил Земли, также противодействует обруч, который сам фиксируется на месте горлышком банки. Принимая во внимание гравитацию из уравнения и незначительное трение, закон Ньютона в настоящее время звучит правдоподобно.
Шаг 4
Эксперимент "Пенни Дроп", шаг 4
Хорошо, время действия. Возьмите свой карандаш и зацепите его через обруч. Теперь переместите руку, чтобы карандаш завис над правой или левой стороной обруча на экваторе. Теперь одним быстрым движением стряхните обруч в сторону - как официант, смахивающий скатерть - и наблюдайте за результатами. Если вы выполнили этот шаг правильно, пенни должен упасть прямо вниз и приземлиться в стакан с водой, в конце концов упав на дно. Если этого не происходит, т. Е. Пенни падает на одну сторону банки, попробуйте снова более быстрым движением руки.
Шаг 5
Эксперимент Пенни Дроп, шаг 5
Хорошо, прежде чем что-либо еще, повторите последний шаг, но на этот раз используйте или меньший или больший обруч, или меньшую или большую монету. Если реплицируется правильно, вы должны заметить, как вероятность успеха монеты, падающей прямо в банку при использовании большого обруча / монеты, меньше, чем раньше, и больше, если использовать меньший обруч / монету. Наконец, обратите внимание, как скорость монеты уменьшается по мере ее прохождения через воду - это показывает увеличение трения над стандартной атмосферой Земли.
Когда оригинальный обруч был убран, сила, противодействующая гравитации, была удалена, что позволило ему оказать влияние на монету. Скорость извлечения обруча также смягчала влияние трения на центр масс Пенни. Следовательно, монета была оставлена подвешенной в воздухе с помощью силы тяжести, чтобы вытянуть ее по прямой траектории в стекло. Однако если бы монета находилась в космическом вакууме без гравитационной силы, этого бы не произошло.
Увеличенная / уменьшенная площадь контакта между обручем и монетой влияет на уровень изменяющего траекторию трения, причем больший обруч наносит больше, а меньший - меньше. Следовательно, если бы не было какого-либо контакта между монетой и обручем, не было бы физического трения - хотя атмосферное сопротивление сохраняется - и прямой ход монеты не изменился бы.
Вывод
Хотя первый закон движения Ньютона может поначалу казаться несовместимым с нашим опытом на Земле, эти опыты на самом деле согласуются. Проще говоря, объект останется неподвижным или движется по прямой линии, если на него не действуют вспомогательные силы. Для нас на Земле, тем не менее, любой объект (включая человека) всегда будет естественно подвергаться воздействию сил гравитации и трения.
Откройте для себя более удивительную науку в последнем выпуске Как это работает. Он доступен у всех хороших розничных продавцов, или вы можете заказать его онлайн в ImagineShop. Если у вас есть планшет или смартфон, вы также можете загрузить цифровую версию на свое устройство iOS или Android. Чтобы никогда не пропустить выпуск журнала « Как это работает », подпишитесь сегодня!
Кроме того, обязательно ознакомьтесь с нашими специальными программами, предназначенными только для цифровых устройств, такими как «Исследование Марса», «Путеводитель по Галактике» и «Землетрясения», которые можно загрузить прямо сейчас на ваше цифровое устройство!
Отпразднуйте British Science Week со скидкой 10%
Домашний научный эксперимент - взрыв цвета
Герои науки: Исаак Ньютон