La seconde loi du mouvement de Sir Isaac Newton affirme que la force exercée par un objet en mouvement est égale à sa masse multipliée par son accélération dans la direction à partir de laquelle il est poussé, indiquée par la formule F = ma. Comme la force est proportionnelle à la masse et à l'accélération, doubler la masse ou l'accélération tout en laissant l'autre constant va doubler la force d'impact; la force d'impact augmente lorsqu'un objet de poids constant est soumis à une accélération plus importante. Vous pouvez explorer plusieurs expériences différentes qui démontrent ce principe.

Expérimentation Cratère

Récupérez une pierre et un morceau de papier ouaté. Parce que l'accélération de la gravité est constante, tous les objets tombent au même rythme quelle que soit leur masse. Testez cette loi en laissant tomber les deux objets simultanément et en les regardant tomber à la même vitesse. Maintenant, placez un bol rempli de sucre en poudre ou de farine sous la roche, et laissez tomber d'une hauteur fixe dans la poudre. Réglez le bol sur le côté, en faisant attention à ne pas déranger la poudre. Laisser tomber la boule de papier de la même hauteur dans un bol avec la même quantité de la même poudre. Comparez les cratères dans la poudre créée par chaque impact. Parce que l'accélération était constante, la différence de taille entre le cratère fait par la roche et celle faite par le papier montre qu'une augmentation de la masse augmente directement la force de l'impact dans la farine.

Expérience de softball
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Vissez un oeillet dans une balle molle et un autre dans le linteau d'un cadre de porte. Suspendez la balle molle du cadre de la porte à l'aide d'une ficelle attachée à travers les œillets de façon à ce qu'elle pendouille à quelques centimètres du sol. Marquez l'endroit directement sous la position de repos de la balle molle. Déplacez la balle molle suspendue et placez une autre balle molle sur l'endroit marqué. Tirez la balle molle suspendue vers l'arrière afin qu'elle soit à trois pieds du sol et relâchez-la pour qu'elle se balance et frappe la balle molle sur le sol. Mesurez la distance parcourue par la balle molle sur le sol. Répétez l'expérience, en remplaçant la balle molle sur le sol par une balle Wiffle en plastique, et mesurez la distance à laquelle elle roule après l'impact. Cette expérience montre que lorsque la force est maintenue constante, l'accélération est plus grande dans les objets avec moins de masse.

Hot Wheels Experiment

Construire une rampe simple de 18 pouces de haut et d'environ 24 pouces de long en utilisant une pièce de contreplaqué mince et de briques. Placez une voiture jouet en haut de la rampe. Relâchez-le et mesurez à quelle distance il roule. Collez deux rondelles de métal sur la voiture, libérez-la de la rampe et mesurez la distance parcourue. Répétez l'expérience avec cinq rondelles collées au sommet de la voiture. Cette expérience montre que lorsque la masse augmente avec l'accélération constante de la gravité, la force qui pousse la voiture le long du sol augmente, rendant les voitures plus lourdes plus loin.
Wagon et Ficelle

Obtenir un wagon d'enfant fil de coton ou de fil, et deux ou trois petits volontaires. Attachez la ficelle autour de la poignée du chariot et laissez 2 ou 3 pieds de ficelle suspendus à la poignée pour tirer. Commencez avec un wagon vide. Sur un terrain plat et plat tel qu'un trottoir, et à partir d'un départ debout, tirez la ficelle jusqu'à ce que vous atteigniez une vitesse de marche confortable. Notez l'effort nécessaire pour tirer le wagon. Ensuite, demandez à l'un de vos bénévoles de s'asseoir dans le wagon et de tirer à nouveau la ficelle jusqu'à ce que vous atteigniez la vitesse de marche. Notez l'effort nécessaire pour tirer le wagon. La corde ne peut prendre qu'une petite quantité de force avant qu'elle ne se brise; plus il y a de cyclistes dans votre wagon, plus vous avez besoin de force pour le tirer, jusqu'à ce que vous dépassiez le point de rupture de la corde. Avec cette expérience, votre accélération est à peu près la même à chaque fois, mais vous devez tirer avec plus de force en raison de la masse supplémentaire de chaque nouveau passager. Combien de passagers pouvez-vous tirer avant que la ficelle ne se brise?