Движение на хвърлено тяло и кинетична енергия
1 · Предскажи
Ако изстреляш топката по-бързо, как ще се променят кинетичната ѝ енергия при изстрелване и максималната ѝ височина?
- И двете нарастват
- Остават същите
- Кинетичната енергия нараства, но височината остава същата
2 · Постановка
- Отвори симулацията на хвърленото тяло и натисни Нулирай.
- Включете сондата за скорост и индикатора за височина — височината се измерва от ПОДА, а не от точката на изстрелване, затова включва фиксираната височина на изстрелване на топката от 1,2 м.
- Задай скоростта на изстрелване за всеки опит долу, натисни Пусни и запиши пиковите стойности.
3 · Събери данни
| Маса m (kg) | Скорост на изстрелване v (m/s) | KE = ½mv² (J) | Максимална височина h (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 8.00 | ||
| 1.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 12.00 |
Чертай максималната височина h (ос y) спрямо кинетичната енергия при изстрелване KE (ос x).
4 · Анализирай
- Покажи сметката си за KE = ½mv² за един опит и я сравни с показанието на симулацията за кинетична енергия.
- Опиши връзката между кинетичната енергия при изстрелване и максималната височина. Линейна ли е? Цитирай числа от таблицата си.
5 · Надгради
- При фиксирана скорост кой ъгъл на изстрелване дава най-голяма максимална височина? Обясни защо.
- Истинските хвърлени тела не достигат височината, която таблицата ти предсказва. Къде отива липсващата енергия?
Физиката зад този експеримент
Кинетична енергия
Енергията на движение при изстрелване, от масата и скоростта на изстрелване, които задаваш за всеки опит.
Гравитационна потенциална енергия
Енергията, съхранена на максималната височина на топката, прочетена от височината на топката над ПОЛа — не над точката на изстрелване. Тъй като това изстрелване е под ъгъл (не право нагоре), само вертикалният компонент на скоростта на изстрелване се преобразува в допълнителен подем над изстрелването: той носи 64% от кинетичната енергия при този ъгъл (останалото остава хоризонтално движение, присъстващо при върха). Но отчетената височина включва и фиксираната височина на изстрелване от 1.2 m над пола, така че PE при върха е m·g·(1.2 m + rise) — не просто 0.64× от кинетичната енергия, и съотношението между тях се изменя със скоростта вместо да остава фиксирано.
Механика
- 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
- Подскачаща топка: загуба на енергия при удар
- 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