Независимость движений

Заголовок карточки
Независимость движений
Аннотация : Демонстрация независимости горизонтальной и вертикальной составляющих движения падающего тела
Физика
  • Механика
  • Кинематика
Образовательный уровень
  • базовый курс
Оборудование
Пара стальных шариков; молоток; железная полоса (от упаковки ящиков); доска и брусок; шуруп длиной 50 мм; струбцина.
Описание опыта :

Известно, что с высоты 20 м шарик будет падать 2 секунды. А сколько ему потребуется времени, если его к тому же бросить с этой высоты в горизонтальном направлении? Путь он при этом пройдет заведомо больший, ведь падение происходит по параболе, а в первом случае – по отвесной прямой. Логично предположить, что брошенный горизонтально будет падать дольше.

Поставим опыт. С помощью хитроумного приспособления заставим падать два шарика одновременно: один отвесно, а второй – по параболе. Проведем масштабный эксперимент: будем кидать их со школьной крыши, а последовательность падения фиксировать на слух и с помощью секундомера. Оказывается, что удар обоих шаров о каменные плиты школьного двора происходит одновременно – мы слышим оба удара как один! Значит, падение по горизонтали никак не влияет на вертикальное движение шарика. Отсюда важный вывод: движения по горизонтали и по вертикали происходят независимо друг от друга, каждое по своему закону. В вертикальном направлении оба шара падают ускоренно, с одинаковым ускорением: их скорость каждую секунду увеличивается на 10 м/с. А в горизонтальном направлении движется только второй шар. Его скорость при этом не меняется – движение равномерно. Отсюда, кстати, и следует параболическая форма полета!
Постановка опыта :

Сперва демонстрируем классу специальное устройство для одновременного выброса двух стальных шариков, показываем, как оно работает и просим детей описать наблюдаемое. Как он выбрасывает шарики и что при этом достигается? – Один из шариков получает толчок вперед, а другой просто снимается железной скобой с деревянной полочки и начинает падать свободно. Оба движения начинаются одновременно, так как оба шарика запускаются поворотом одной дощечки.

Обсудив эти детали, еще раз смотрим устройство в работе. Задаем предварительный вопрос: «Если запустить одновременно оба шара с пятого этажа, какой раньше упадет на землю?» Ответ: «Падающий свободно. После этого закрепляем его горизонтально на карнизе за окном на высоте 4 или 5 этажа (около 20 м). Весь класс спускается вниз, на школьный двор, и становится с обоих боков на безопасном расстоянии (сбоку на расстоянии 15 метров от линии падения шаров). Учитель кричит сверху: «Внимание!» – и ударом молотка запускает оба шара. Дети наблюдают за их падением. Опыт повторяется со следующей парой таких же шаров.

Шары падают на землю одновременно, о чем свидетельствует в первую очередь звук удара об асфальт – два падения слышны как одно

Техника безопасности : Перед проведением опыта необходимо проинструктировать учащихся и предупредить их о том, что стальной шарик, падая с высоты 20 метров может пробить голову. Опыт можно начинать, только убедившись в том, что все учащиеся находятся на безопасном расстоянии от места падения шариков. (Удаление шариков от стен здания школы не более 5–7 метров.)
Комментарий редактора : Перед проведением опыта необходимо проинструктировать учащихся и предупредить их о том, что стальной шарик, падая с высоты 20 метров может пробить голову. Опыт можно начинать, только убедившись в том, что все учащиеся находятся на безопасном расстоянии от места падения шариков. (Удаление шариков от стен здания школы не более 5–7 метров.)
NE2857C1B340E4C5A8D8627D86595D56F