Šikmý vrh a kinetická energie
1 · Predikuj
Když míček vystřelíš rychleji, jak se změní jeho kinetická energie při výstřelu a jeho maximální výška?
- Obě se zvětší
- Zůstanou stejné
- Kinetická energie se zvětší, ale výška zůstane stejná
2 · Sestavení
- Otevři simulaci šikmého vrhu a stiskni Resetovat.
- Povolte sondu rychlosti a čtení výšky — výška se měří od PODLAHY, nikoli od místa vypuštění, takže zahrnuje pevnou výšku vypuštění míče 1,2 m.
- 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) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 8.00 | ||
| 1.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 12.00 |
Vynes maximální výšku h (osa y) proti kinetické energii při výstřelu KE (osa x).
4 · Analyzuj
- Ukaž svůj postup výpočtu KE = ½mv² pro jeden pokus a porovnej ho s odečtem kinetické energie simulace.
- Popiš vztah mezi kinetickou energií při výstřelu a maximální výškou. Je lineární? Cituj čísla ze své tabulky.
5 · Rozšiř
- Při pevné rychlosti, jaký úhel vrhu dává největší maximální výšku? Vysvětli proč.
- 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.
Mechanika
- Míček na rampě: energie na nakloněné rovině bez tření
- Blok na třecí rampě: hledání prahu statického tření
- Mezní rychlost: pád skrz odpor
- Laboratoř sil: druhý Newtonův zákon
- Protichůdné síly: druhý Newtonův zákon a hybnost
- Skákající míček: ztráta energie při dopadu
- Pružné srážky a zachování hybnosti
- Nepružná srážka a zachování hybnosti
- Newtonova kolébka: přenos hybnosti a energie
- Jednoduché kyvadlo
- Závaží na pružině: harmonický pohyb
- Rovnoměrný pohyb po kružnici a dostředivá síla