Projektilbevægelse og kinetisk energi

1 · Forudsig

Hvis du affyrer kuglen med større fart, hvordan ændrer dens kinetiske energi ved affyringen og dens maksimale højde sig?

2 · Opsætning

  1. Åbn projektil-simulationen og tryk på Nulstil.
  2. Aktivér hastighedssonden og højdeaflæsningen — højden måles fra GULVET, ikke fra startpunktet, så den inkluderer boldens faste 1,2 m starthøjde.
  3. Indstil affyringshastigheden for hvert forsøg nedenfor, tryk på Afspil og noter topværdierne.

3 · Saml data

Masse m (kg)Kastehastighed v (m/s)KE = ½mv² (J)Maksimal højde h (m)
1.008.00
1.0010.00
1.0012.00

Afbild maksimal højde h (y-aksen) mod kinetisk energi ved affyring KE (x-aksen).

4 · Analysér

  1. Vis din udregning af KE = ½mv² for ét forsøg, og sammenlign med simulationens aflæsning af kinetisk energi.
  2. Beskriv sammenhængen mellem kinetisk energi ved affyring og maksimal højde. Er den lineær? Henvis til tal fra din tabel.

5 · Udvid

  1. Ved en fast hastighed: hvilken affyringsvinkel giver den største maksimale højde? Forklar hvorfor.
  2. Virkelige projektiler når ikke den højde, din tabel forudsiger. Hvor bliver den manglende energi af?

Fysikken bag dette eksperiment

Kinetisk energi

Bevægelsesenergien ved affyringen, bestemt af massen og affyringshastigheden, du indstiller for hvert forsøg.

Gravitationel potentiel energi

Energien lagret på boldens maksimale højde, aflæst fra boldens højde over GULVET — ikke over lanceringspunktet. Fordi denne lancering sker i en vinkel (ikke lige opad), konverteres kun den lodrette komponent af lanceringshastigheden til ekstra stigning over lanceringen: den bærer 64 % af lanceringens kinetiske energi i denne vinkel (resten forbliver vandret bevægelse, til stede på toppen). Men aflæsningshøjden inkluderer også boldens faste starthøjde på 1,2 m over gulvet, så PE på toppen er m·g·(1,2 m + stigning) — ikke simpelthen 0,64× lanceringens kinetiske energi, og forholdet mellem dem ændrer sig med farten i stedet for at forblive fast.

← Tilbage til eksperimentet

Mekanik

138 gratis printbare fysik-labark