Kapplöpning

Två likadana (?) burkar rullar olika fort nerför backen

 

 

  

 

Två föremål med samma form och massa kan bete sig väldigt olika då de rullar nerför en backe. Hur snabbt ett rullande föremål accelererar berol delvis på hur dess massa är fördelad i förhållande till rotationsaxeln.

 

Två identiska kakburkar av plåt.

10 stora metallpackningar (se bild) som vardera väger ca 1 hg.

Stark dubbelhäftande tejp (typ mattläggningstejp).

Ett jämnt, lutande underlag.

 

(15 minuter)

Lägg fem av packningarna ovanpå varandra och fäst ihop dem. Fäst sedan högen mitt i bottnen på en ena burken. Ta de övriga fem packningarna och fäst dem så långt ut mot burkens kant som möjligt. Tänk på att fördela dem så jämnt som möjligt.

 

 

Sätt på locken och se till att de sitter fast ordentligt. Lyft upp båda burkarna på det lutande underlaget. Be auditoriet förutspå resultatet av kapplöpningen. Låt burkarna rulla samtidigt nerför backen. Den burk som har massan koncentrerad mitt i burken kommer alltid att "vinna", dvs. nå backens slut först.

Överst i backen har burkarna samma lägesenergi eftersom de har lika stor massa och befinner sig lika högt över havet.

Denna lägesenergi omvandlas under färdens gång till rörelseenergi av två olika slag. En del av lägesenergin går åt att förflytta burkarna, en del går åt att rotera burkarna. (Vi skiljer alltså på translation och rotation.)

Den burk som har massan koncentrerad i mitten är lättast att få att rotera. Det betyder att det blir mer energi över till förflyttningen - den rullar alltså med högre hastighet nerför backen.

Burken med massan fördelad längs kanten kommer att behöva en stor del av den tillgängliga lägesenergin till att börja rulla. Då blir det mindre energi över till förflyttningen - den rullar alltså med lägre hastighet nerför backen.

 

 

4090 besök sedan 16 oktober 2012

ämnen | dokumentation

 

Materialet hämtat från och översatt med tillstånd av The Exploratorium, San Francisco http://www.exploratorium.edu av Nationellt Resurscentrum för Fysik, http://www.fysik.org