Подскачаща топка: загуба на енергия при удар
1 · Предскажи
Когато топка е пусната и отскача от пода, връща ли се на същата височина, от която е пусната, по-висока или по-ниска?
- Връща се на същата височина (никаква енергия не се губи).
- Отскача по-високо от височината на пускане.
- Отскача по-ниско от височината на пускане (част от енергията се губи).
2 · Постановка
- Отвори настройката подскачаща топка. Отбележи началната височина на топката над пода и масата ѝ.
- Провери, че сензорът за височина е прикрепен към топката — той отчита височината на топката над пода в метри.
- Пусни симулацията и остави топката да падне и отскочи. Паузирай на върха на първия отскок и запиши достигнатата пикова височина.
3 · Събери данни
| Маса (kg) | Височина на падане (m) | Гравитационна PE (J) | Височина на отскок (1-ви отскок) (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.50 | ||
| 1.00 | 2.00 | ||
| 1.50 | 2.50 |
Чертай височината на отскока (ос y) спрямо височината на пускане (ос x) за трите си опита. Опиши формата на линията.
4 · Анализирай
- За всеки ред раздели височината на отскока на височината на пускане. Какво забелязваш за това отношение в трите си опита?
- Еластичността на топката е 0.8. Повдигни на квадрат и сравни с отношението, което изчисли горе. Каква връзка откриваш?
5 · Надгради
- Ако отношението на височините, което намери, остава постоянно отскок след отскок, предкажи пиковата височина на *втория* отскок за първия си опит. След колко отскока пиковата височина би паднала под 1 cm?
- Истинска пусната топка губи и малко енергия от въздушно съпротивление и звук при всеки отскок. Очакваш ли височините на отскок на истинска топка да намаляват по-бързо или по-бавно от идеализирания модел e², който намери тук?
Физиката зад този експеримент
Гравитационна потенциална енергия
Енергията, съхранена във височината на топката над пода точно преди пускане — това е енергийният бюджет, наличен да се превърне в кинетична енергия по време на падането и, след отскока, обратно във височина.
Кинетична енергия
Енергията на движението на топката. Точно преди удара по същество цялата PE на падането се е превърнала в KE; отскокът връща само част от тази KE — затова отскокът изостава от височината на пускане.
Механика
- Движение на хвърлено тяло и кинетична енергия
- Топка на рампа: енергия на наклонена равнина без триене
- Тяло на рампа с триене: намиране на прага на триенето в покой
- Гранична скорост: падане през съпротивление
- Лаборатория за сили: Втори закон на Нютон
- Противоположни сили: Втори закон на Нютон и импулс
- Еластични сблъсъци и запазване на импулса
- Нееластичен сблъсък и запазване на импулса
- Махало на Нютон: пренос на импулс и енергия
- Просто махало
- Тяло на пружина: хармонично колебание
- Равномерно движение по окръжност и центростремителна сила