科学项目
水平和垂直运动
子弹是用平行于地面的枪发射的。在同一时刻,第二个子弹从与枪支相同的高度掉落。哪个子弹首先撞到地面?
这个经典难题的答案根本不是直观的。这取决于物理学的基本事实:垂直和水平运动完全独立于彼此。虽然我们不会在调查中射击任何枪支,但我们将使用一些日常对象来展示从本垒打棒球到火箭发射的一切的基本运动定律。
问题:
弹丸的垂直和水平运动如何相互影响?
首先撞到地面:子弹从枪中水平射出或从枪支高度掉落的子弹?
材料
- 椅子
- 滑板
- 足球或篮球
- 朋友或志愿者
- 平稳地板
- 桌子
- 两个硬币
- 马尼拉文件夹(或一块薄的纸板,这是刚性但可以折叠的)
程序
滑板
- 让您的朋友或志愿者站起来,或者在拿着球的同时坐在滑板上。
- 向前滚动滑板。
- 滚动时,让滑板上的人直接向上扔到空中。观察球的轨迹。它去了哪里?能够在下降时接球的人吗?
硬币
- 将文件夹切成大约5英寸的正方形。
- 折叠正方形以制作2英寸宽的“襟翼”。放置襟翼,使其直接粘在上下。
- 将正方形放在桌子的角落,以便两个角从两个桌子边缘伸出。一边,将硬币放在桌子上足够远,完全远离桌子。在另一侧,将硬币直接放在褶皱上。
- 抓住襟翼,给纸板一个锐利,光滑的扭曲。您的目标是水平发射被放在折叠上的硬币,同时允许另一枚硬币直接掉落到地面上。聆听硬币撞到地板的声音。你注意到了什么?
结果
滑板
您可能会注意到,尽管她一直在移动,但球就上升了,然后在滑板上回到了滑板上的那个人。
硬币
通过收听硬币,您会听到他们完全同时撞到地板,即使一个被枪杀,另一个被击落。
为什么?
水平和垂直运动完全独立于彼此。如果您站在一个地方并直接扔一个球,它将回到您身边。这可能不足为奇。但是球也落在你的手中即使您一直在侧向移动。这垂直的(向上和向下)球的运动对此一无所知水平的(侧身)运动。当您骑滑板时将球向上扔时,球会侧向前进。由于球离开您的手后,球保留了原始的水平运动,因此它再次落入您的手中,好像您和球都没有首先向侧面移动。
硬币演示向您展示了同一件事,只有更大的东西。两枚硬币都从相同的高度下降,并开始同时跌落。但是,一个被水平从桌子上射出,而另一个则直截了当。直观地,您可能会认为发射的硬币应该需要更长的时间才能撞到地面,因为它的旅行距离更大,但事实并非如此:它们都同时撞到了地面。请记住:硬币的垂直运动对其水平运动一无所知,重力不在乎。当弄清两枚硬币撞到地面需要多长时间时,重要的是您掉落它们的高度。
现在您已经知道足够回答原始问题:哪个子弹首先击中了地面?答案是他们俩同时袭击了地面!
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