Quelle: Andrew Duffy, PhD, Department of Physics, Boston University, Boston, MA

Dieses Experiment untersucht in verschiedenen Situationen, in denen zwei interagierende Objekten.

Zuerst untersucht das Experiment die Kräfte, die zwei Objekte miteinander gelten, während sie kollidieren. Die Objekte sind zweirädrigen Karren, die Variablen Massen haben. Dieses Experiment soll entdecken, wenn die Kraft, die der ersten Wagen andererseits übt der gleichen Größenordnung wie die Kraft ist, der zweite Wagen zurück auf die erste ausübt, als auch wenn diese beiden Kräfte haben verschiedene Größen.

Zweitens wird die Kräfte, die zwei Objekte aufeinander ausüben, wenn ein Wagen schieben oder ziehen im zweiten Beispiel wird untersucht. Wiederum ist der Fokus auf die Erforschung der Situationen, in denen die beiden Kräfte haben die gleiche Größe und in dem sie haben unterschiedliche Größen.

Das primäre Ziel dieses Experiments ist Newtons dritte Gesetz zu erkunden.

Die Apparatur besteht aus zwei Wagen, jeweils mit einem Kraftsensor montiert auf der Oberseite (Abbildung 1). Kraft-Sensoren sind über einen dedizierten Computer-Schnittstelle mit einem Computer verbunden. Jeder Kraftsensor misst die Kraft darauf, durch die andere Kraftsensor während der Kollision oder die Push-/Pull-Situation.

Abbildung 1: Das Basis-Setup. Schlüssel-Komponenten des Geräts sind zwei zweirädrigen Karren, jeweils mit einem Kraftsensor montiert auf Oberseite und eine Computer-Schnittstelle.

(1) Kollision Situationen

1. Ein Gummipuffer (Abbildung 1) in jedem Kraftsensor einschrauben.
2. Stellen Sie jede Kraftsensor auf der 50-N.
3. Null-Kraftsensoren vor jeder Prüfung durch Drücken der Taste "Zero", neben dem grünen Pfeil, der Datenerfassung beginnt.
4. Überprüfen Sie, ob die positive Richtung (d. h. auf der rechten Seite) entsprechend für jede Kraftsensor definiert ist.
   1. Drücken Sie auf den Kraftsensor auf der rechten Seite des Wagens montiert; Dadurch sollte eine positive Kraft-Lesung. Drücken Sie auf den Kraftsensor auf der linken Seite des Wagens montiert; Dadurch sollte eine negative Kraft-Lesung.
   2. Wenn beide falsch sind, kehren Sie einfach die Position des Wagens.
5. Wenn nur eine falsche ist, gehen Sie zum Menü"Experiment" und wählen Sie "Setup Sensoren." Wählen Sie den entsprechenden Kraftsensor und wählen Sie "Umgekehrten Richtung."
6. Die erste Kollision beinhaltet Karren von gleicher Masse. Ein Wagen stationär vor der Kollision zu benennen. Der andere Wagen erhalten eine Anfangsgeschwindigkeit in Richtung der stationären Wagen so, dass die Wagen kollidieren.
7. Klicke auf "Sammeln" (grüner Pfeil) vor einem Wagen in die andere Richtung schieben. Geben Sie ein Wagen einen kleinen Schubs zu, lassen Sie den Wagen und beobachten Sie die Kollision zu. Kraft Spitzenwerte von etwa 8 bis 20 N sollte in einer typischen Studie beobachtet werden. Passen Sie den Anstoß, wenn Kraft Spitzenwerte viel kleiner als oder größer als dieser Bereich sind.
8. Nach der Kollision wird der Computer ein Diagramm "Force vs. Zeit," anzuzeigen, wie jeder Kraftsensor erfasst.
   1. Wenn die Grafiken nicht angezeigt werden, kehren Sie die Auslösung.
   2. Nach dem Drücken der Schaltfläche "Sammeln", keine Daten tatsächlich aufgezeichnet, bis eines der Kraftsensoren einen Wert über (oder unter) zeichnet eine gewisse Trigger. Jedoch wenn der Triggerpegel wird auf einen positiven Wert festgelegt und der Kraftsensor nur negative Kraftwerte gibt, oder umgekehrt, des Computers nie wird empfangen Sie das Signal erzählen, um Daten zu erfassen.
   3. Um zu überprüfen, oder umgekehrt, die Trigger-Einstellung drücken Sie das Symbol "Datenerfassung" (sofort, die links neben der Schaltfläche "Null") und wählen Sie die Registerkarte "Auslösen".
9. Die beiden Optionen, die in diesem Experiment verwendet werden "Erhöhung über 0,2 N" und "Abnehmende auf -0,2 N." Wenn eine dieser Einstellungen nicht das notwendige auslösen verursacht, zum anderen wechseln.
   1. In der zweiten Kollision müsste der stationären Wagen 2-bis 3-Mal die Masse des Wagens, die vor der Kollision verschoben werden. Um dies zu erreichen, fügen Sie ein oder mehrere Gewichte in den stationären Warenkorb. Wiederholen Sie den Vorgang (siehe die folgenden Schritte).
   2. Die höhere Masse Wagen stationär vor der Kollision zu benennen.
   3. Drücken Sie die Taste "Sammeln" und schiebt das untere-Masse-Wagen in Richtung der höheren Masse Wagen.
   4. Der Computer wird die beiden "Kraft vs. Zeit" Diagramme anzeigen.

In der dritten Kollision sollte der Wagen, der vor der Kollision bewegt sich 2-bis 3-Mal die Masse der stationären Karre haben. Erreichen Sie dies durch das zusätzliche Gewicht von einem Wagen zum anderen übertragen. Wiederholen Sie den Prozess der Durchführung der Kollision und die Daten zu sammeln.

(2) schieben und ziehen von Situationen

1. Ersetzen Sie die Gummipuffer auf jeder Kraftsensor mit Haken.
2. Haken Sie die Wagen zusammen, um ein Wagen zum Schieben oder ziehen den anderen Wagen zu ermöglichen.
3. Kehren Sie die auslösende Bedingung, wie in Schritt 1,8 beschrieben.
4. Beginnen Sie mit Karren von gleicher Masse.
5. Drücken Sie die Taste "Sammeln".
6. Ziehen oder schieben einer der Wagen, so dass es zieht oder die andere Wagen bzw. schiebt oder rock es hin und her so, dass es sowohl ziehen und schieben auftreten.
7. Geben, wobei die Karre gezogen bzw. geschoben 2-bis 3-Mal die Masse des anderen Wagens. Wiederholen Sie die Datenerhebung.
   1. Notieren Sie die "vs. Zeit" Kraftdaten für dieses Szenario schieben/ziehen.
8. Geben Sie den Warenkorb/tut das ziehen oder schieben 2-bis 3-Mal die Masse des anderen Wagens. Wiederholen Sie die Datenerhebung.
   1. Notieren Sie die "vs. Zeit" Kraftdaten in diesem Szenario schieben/ziehen.

Newtons dritte Gesetz besagt, dass wenn zwei Objekte interagieren, das zweite Objekt eine Kraft auf das erste Objekt, das entspricht in Größe und entgegengesetzt in Richtung der Kraft übt, das erste Objekt auf der zweiten ausübt. Dies ist einfach zu Staat, aber es ist schwer zu akzeptieren. Zum Beispiel ist es oft angenommen, dass die Kraft, die ein größeres Objekt auf ein kleineres Objekt ausübt größer als die Kraft ist, das kleinere Objekt wieder ein größeres Objekt ausübt.

Abbildung 2: Ergebnis der ersten Kollision. Die Kräfte, die von den Wagen erlebt sind gleich und entgegengesetzte Vorzeichen.

Abbildung 3 . Ergebnis der zweiten Kollision. Die Kräfte, die von den Wagen erlebt sind gleich und entgegengesetzte Vorzeichen.

Abbildung 4 . Ergebnis der dritten Kollision. Die Kräfte, die von den Wagen erlebt sind gleich und entgegengesetzte Vorzeichen.

Abbildung 5 . Ergebnis der ersten Lage schieben/ziehen. Die Kräfte, die von den Wagen erlebt sind gleich und entgegengesetzte Vorzeichen.

Abbildung 6 . Ergebnis der zweiten Lage schieben/ziehen. Die Kräfte, die von den Wagen erlebt sind gleich und entgegengesetzte Vorzeichen.

Abbildung 7 . Ergebnis der dritten schieben / ziehen Lage. Die Kräfte, die von den Wagen erlebt sind gleich und entgegengesetzte Vorzeichen.

Der Begriff behandelt in diesem Experiment, nämlich, das, in allen Interaktionen, die Kraft, die einem Objekt zum anderen gilt in Größe und entgegengesetzt in Richtung der Krafteinwirkung durch das zweite Objekt wieder auf dem ersten entspricht, hat viele Anwendungen. Z. B. (1) die Gravitationskraft die Sonne zur Erde gilt ist gleich und entgegengesetzt der Gravitationskraft die Erde um die Sonne gilt (2) die Gravitationskraft die Erde auf den Mond gilt ist gleich und gegenüber der Gravitationskraft des Mondes bezieht sich auf die Erde. (3) die Gravitationskraft, die die Erde auf einen Apfel ausübt ist gleich und gegenüber der Gravitationskraft der Apfel bezieht sich auf die Erde. (4) bei einer Kollision, z. B., dass zwischen einem Auto und einem LKW auf der Straße oder zwischen zwei Fußballspieler die Kräfte sind immer gleich und gegenüber, unabhängig davon, wie die Massen zu vergleichen. (5) wenn eine Person auf einem Boden steht oder auf einem Stuhl sitzt, übte die Kraft auf, dass die Person durch den Boden oder der Stuhl ist gleich und entgegengesetzt der Kraft übt die Person auf dem Boden oder Stuhl.