Bola que rebota: pèrdua d'energia a l'impacte
1 · Prediu
Quan una bola cau i rebota contra el terra, torna a la mateixa alçada d'on ha caigut, més alta o més baixa?
- Rebota a la mateixa alçada (no es perd energia).
- Rebota més alt que l'alçada de caiguda.
- Rebota més baix que l'alçada de caiguda (es perd una mica d'energia).
2 · Configura
- Obre el predefinit de la Bola que rebota. Anota l'alçada inicial de la bola sobre el terra i la seva massa.
- Comprova que la sonda d'alçada és adjunta a la bola: informa de l'alçada de la bola sobre el terra en metres.
- Executa la simulació i deixa caure i botar la bola. Pausa a dalt del primer rebot i enregistna l'alçada màxima assolida.
3 · Recull dades
| Massa (kg) | Alçada de caiguda (m) | PE gravitatòria (J) | Alçada de rebot (1r rebot) (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.50 | ||
| 1.00 | 2.00 | ||
| 1.50 | 2.50 |
Grafica l'alçada de rebot (eix y) contra l'alçada de caiguda (eix x) per a les tres proves. Descriu la forma de la línia.
4 · Analitza
- Per a cada fila, divideix l'alçada de rebot entre l'alçada de caiguda. Què notes d'aquesta relació al llarg de les tres proves?
- La restitució de la bola és 0.8. Eleva al quadrat aquell valor i compara'l amb la relació calculada abans. Quina relació trobes?
5 · Amplia
- Si la relació d'alçades que has trobat es manté constant rebot rere rebot, prediu l'alçada màxima del *segon* rebot de la primera prova. Quants bots caldrien perquè l'alçada màxima baixés d'1 cm?
- Una bola real que cau també perd una mica d'energia per resistència de l'aire i so a cada bot. Esperaries que les alçades de rebot d'una bola real baixessin més de pressa o més a poc a poc que el patró ideal d'e² que has trobat aquí?
La física al darrere d'aquest experiment
Energia potencial gravitatòria
L'energia emmagatzemada a l'alçada de la bola sobre el terra just abans de deixar-la anar: aquest és el pressupost disponible per convertir en energia cinètica durant la caiguda i, després del bot, de nou en alçada.
Energia cinètica
L'energia del moviment de la bola. Just abans de l'impacte, pràcticament tota la PE de la caiguda s'ha convertit en KE; el bot només en retorna una fracció, i per això el rebot queda curt de l'alçada de caiguda.
Mecànica
- Tir parabòlic i energia cinètica
- Bola en una rampa: energia en un pla inclinat sense fricció
- Bloc en una rampa amb fricció: trobar el llindar de fricció estàtica
- Velocitat límit: caure amb arrossegament
- Laboratori de forces: segona llei de Newton
- Forces oposades: segona llei de Newton i quantitat de moviment
- Col·lisions elàstiques i conservació de la quantitat de moviment
- Col·lisió inelàstica i conservació de la quantitat de moviment
- Pèndol de Newton: transferència de quantitat de moviment i energia
- Pèndol simple
- Massa en un moll: moviment harmònic simple
- Moviment circular uniforme i força centripeta
138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles