Šikmý vrh a kinetická energie

1 · Predikuj

Když míček vystřelíš rychleji, jak se změní jeho kinetická energie při výstřelu a jeho maximální výška?

2 · Sestavení

  1. Otevři simulaci šikmého vrhu a stiskni Resetovat.
  2. Povolte sondu rychlosti a čtení výšky — výška se měří od PODLAHY, nikoli od místa vypuštění, takže zahrnuje pevnou výšku vypuštění míče 1,2 m.
  3. Nastav počáteční rychlost pro každý pokus níže, stiskni Spustit a zapiš vrcholné hodnoty.

3 · Sbírej data

Hmotnost m (kg)Rychlost vypuštění v (m/s)KE = ½mv² (J)Max. výška h (m)
1.008.00
1.0010.00
1.0012.00

Vynes maximální výšku h (osa y) proti kinetické energii při výstřelu KE (osa x).

4 · Analyzuj

  1. Ukaž svůj postup výpočtu KE = ½mv² pro jeden pokus a porovnej ho s odečtem kinetické energie simulace.
  2. Popiš vztah mezi kinetickou energií při výstřelu a maximální výškou. Je lineární? Cituj čísla ze své tabulky.

5 · Rozšiř

  1. Při pevné rychlosti, jaký úhel vrhu dává největší maximální výšku? Vysvětli proč.
  2. Skutečné projektily nedosáhnou výšky, kterou predikuje tvá tabulka. Kam se ztrácí energie?

Fyzika za tímto experimentem

Kinetická energie

Energie pohybu při výstřelu, z hmotnosti a počáteční rychlosti, které jsi nastavil pro každý pokus.

Gravitační potenciální energie

Energie uložená v maximální výšce míče, čtená z výšky míče nad PODLAHOU — nikoli nad bodem vypuštění. Protože je toto vypuštění pod úhlem (ne přímo nahoru), pouze vertikální složka rychlosti vypuštění se převede na dodatečný vzestup nad vypuštění: nese 64% kinetické energie vypuštění pod tímto úhlem (zbytek zůstává horizontální pohyb, přítomný na vrcholu). Ale čtení výšky také zahrnuje pevnou výšku vypuštění 1.2 m nad podlahou, takže PE na vrcholu je m·g·(1.2 m + rise) — ne jednoduše 0.64× kinetické energie vypuštění, a poměr mezi nimi se mění s rychlostí místo aby zůstal pevný.

← Zpět na experiment

Mechanika

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky