El experimento Coin Drop es un experimento clásico utilizado para demostrar la Primera Ley del Movimiento de Newton. En este experimento, se cubre un vaso con una tarjeta y se coloca una moneda en la tarjeta. La carta recibe un golpe rápido y la moneda cae en el vaso. ( Demostración de YouTube ).
¿Debería la moneda ser más pesada o más liviana en este experimento?
Las siguientes dos declaraciones dan conclusiones contradictorias:
Si la moneda es más pesada significa que tiene mayor inercia. Por lo tanto, desea permanecer en su estado de reposo en comparación con una moneda más ligera. Entonces, una moneda más pesada caerá verticalmente hacia abajo.
Si la moneda es más pesada, la fuerza de contacto normal entre ella y la tarjeta es grande en comparación con la de una moneda más ligera. Por lo tanto, la fricción entre una moneda más pesada y la carta será mayor que entre una moneda más ligera y la carta. Por lo tanto, usar una moneda más pesada hará que la moneda viaje junto con la tarjeta, en lugar de caer verticalmente hacia abajo.
Se puede ver que los factores que contribuyen a la inercia y la fricción dan conclusiones contradictorias. Entonces, ¿la masa de la moneda utilizada en el experimento afecta la calidad del resultado final o no importa? Si la masa importa, ¿por qué un factor está fuera de la inercia y se elige la fricción sobre el otro? ¿O depende de cuál de los dos factores anteriores domina y varía de un experimento a otro, o al usar un par de superficies de diferentes coeficientes de fricción?
La masa no hace la diferencia. Los dos efectos en competencia representados por sus viñetas se cancelan entre sí, por lo que obtendrá el mismo resultado ya sea que la moneda sea más pesada o más liviana.
ma = mgf donde f es el coeficiente de fricción. Como puede ver, la masa de la moneda se cancela. Así que hay 2 cosas aquí que puedes controlar. Primero está el coeficiente de fricción, por lo que cuanto más suaves sean las superficies, más ideales. El segundo es la aceleración de la propia tarjeta, por lo que, en comparación, la aceleración de la moneda sería insignificante.
¿Cuál es tu propósito al hacer este experimento? Muestra que los objetos en movimiento tienden a permanecer en movimiento, mientras que los objetos en reposo tienden a permanecer en reposo. El cuarto lo demuestra al no volar por la habitación al azar. Y también por no perder la copa cuando se aplica una pequeña fuerza lateral.
Parece que desea minimizar el movimiento lateral y se pregunta cómo importa el peso de la moneda.
Hay una variedad de tipos de fricción, y las reglas para ellos son diferentes. En promedio, por lo general, el peso se equilibra más o menos con el aumento de la fricción del peso, por lo que no importará mucho. Parte de la fricción proviene de la deformación de la superficie de la tarjeta y se supone que variará linealmente con el peso. Suponemos que la tarjeta es un resorte. Pero su tarjeta podría doblarse de forma no lineal con el peso. Y, por supuesto, dado que la fricción de la tarjeta contra la moneda y el vidrio aumenta con el peso de la moneda, necesitará más fuerza para obtener la misma velocidad. Cuanto más lenta es la velocidad, más tiempo se aplica la fricción a la moneda.
Si lo llevas al extremo, el peso importará. Si usa un disco de papel de aluminio, la resistencia del aire, etc., será importante cuando era trivial para pesos pesados.
Si desea minimizar el movimiento lateral de su moneda, minimice la fricción y maximice la fuerza sobre la tarjeta. Quizá cubra la tarjeta con grafito en polvo o use una tarjeta rígida de teflón. Golpea la carta tan fuerte como puedas para que se mueva rápido.
gandalf61