La seconda legge del moto di Sir Isaac Newton afferma che la forza esercitata da un oggetto in movimento è uguale alla sua massa moltiplicata per la sua accelerazione nella direzione da cui è spinta, indicata come formula F = ma. Poiché la forza è proporzionale alla massa e all'accelerazione, raddoppiare la massa o l'accelerazione lasciando l'altra costante raddoppierà la forza dell'impatto; la forza dell'impatto aumenta quando un oggetto di peso costante è soggetto ad una maggiore accelerazione. Puoi esplorare diversi esperimenti che dimostrano questo principio.
Esperimento cratere
Raccogli una pietra e un foglio di carta appallottolato. Poiché l'accelerazione della gravità è costante, tutti gli oggetti cadono alla stessa velocità indipendentemente dalla loro massa. Metti alla prova questa legge lasciando cadere entrambi gli oggetti contemporaneamente e osservandoli cadono alla stessa velocità. Ora metti una ciotola piena di zucchero a velo o farina sotto la roccia e gettala da una altezza fissa nella polvere. Metti la ciotola di lato, facendo attenzione a non disturbare la polvere che contiene. Lascia cadere la palla di carta dalla stessa altezza in una ciotola con la stessa quantità della stessa polvere. Confronta i crateri nella polvere creata da ogni impatto. Poiché l'accelerazione era costante, la differenza di dimensioni tra il cratere creato dalla roccia e quello creato dalla carta dimostra che un aumento di massa aumenta direttamente la forza dell'impatto nella farina.
Esperimento di softball
Avvitare un occhiello in una palla morbida e un altro nell'architrave di una cornice della porta. Appendere il softball dal telaio della porta da un pezzo di corda legato attraverso gli occhielli in modo che penda alcuni centimetri sopra il pavimento. Segna il punto direttamente sotto la posizione di riposo del softball. Spostare la softball appesa e posizionare un'altra softball sul punto segnato. Tirare indietro il softball appeso in modo che sia a tre piedi da terra e rilasciarlo in modo che oscilli e colpisca il softball sul pavimento. Misura la distanza percorsa dal softball sul pavimento. Ripeti l'esperimento, sostituendo una palla di plastica Wiffle per il softball sul pavimento e misura quanto rotola dopo l'impatto. Questo esperimento mostra che quando la forza è tenuta costante, l'accelerazione è maggiore negli oggetti con meno massa.
Hot Wheels Experiment
Costruisci una rampa semplice alta 18 pollici e lunga circa 24 pollici usando un pezzo di compensato sottile e mattoni. Metti una macchinina in cima alla rampa. Rilasciarlo e misurare fino a che punto rotola. Attacca due rondelle di metallo sull'automobile, rilascialo dalla rampa e misura quanto rotola lontano. Ripeti l'esperimento con cinque rondelle attaccate alla parte superiore della macchina. Questo esperimento mostra che quando la massa aumenta con l'accelerazione costante della gravità, la forza che spinge la macchina lungo il pavimento aumenta, facendo viaggiare più pesanti le auto.
Carro e spaghi
Ottieni un carro per bambini, qualche luce filo o filo di cotone e due o tre piccoli volontari. Legare la corda attorno al manico del carro e lasciare 2 o 3 piedi di corda appesa al manico per tirare con. Inizia con un carro vuoto. Su un terreno pianeggiante e piano come un marciapiede, e da una posizione in piedi, tirare la corda fino a raggiungere una comoda velocità di camminata. Nota lo sforzo necessario per tirare il carro. Quindi, fai sedere uno dei volontari nel carro e tira ancora una volta lo spago fino a raggiungere la velocità di camminata. Nota lo sforzo necessario per tirare il carro. La stringa può richiedere solo una piccola quantità di forza prima che si rompa; più motociclisti nel tuo carro, più forza hai bisogno per tirarlo, finché non superi il punto di rottura della corda. Con questo esperimento, la tua accelerazione è praticamente la stessa ogni volta, anche se è necessario tirare con più forza a causa della massa aggiuntiva di ogni nuovo passeggero. Quanti passeggeri puoi tirare prima che la corda si rompa?
