Mechanik
Springende Kugel
Beobachte, wie jeder Sprung etwas niedriger wird, wenn Energie verloren geht.
Springende Kugel — interaktive Mechanik-Simulation. Beobachte, wie jeder Sprung etwas niedriger wird, wenn Energie verloren geht. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Energieverlust beim Aufprall
Ein hüpfender Ball verliert bei jedem Aufprall mechanische Energie, wenn die Stoßzahl kleiner als 1 ist. Jeder Sprung erreicht eine geringere Höhe.
Kinetische Energie wandelt sich am höchsten Punkt jedes Sprungs in potentielle Energie um, aber der Stoß mit dem Boden ist unelastisch. Eine Stoßzahl unter 1 bedeutet, dass der Ball den Boden langsamer verlässt, als er ankam, sodass die Höchsthöhe bei jedem Zyklus abnimmt.
- KE + PE = E (nimmt bei jedem Sprung ab)
- Stoßzahl e < 1
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Wenn ein Ball fallen gelassen wird und vom Boden abprallt, springt er dann auf die gleiche Höhe zurück, aus der er fallen gelassen wurde, eine höhere Höhe oder eine niedrigere Höhe?
Vorhersagen zum Abwägen
- Es prallt auf die gleiche Höhe zurück (es geht keine Energie verloren).
- Es prallt höher als die Fallhöhe zurück.
- Der Rückprall erfolgt tiefer als die Fallhöhe (ein Teil der Energie geht verloren).
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Messe (kg)
- Fallhöhe (m)
Was Sie messen:
- Gravitations-PE (J)
- Rückprallhöhe (1. Sprung) (m)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Preset „Hüpfender Ball“. Beachten Sie die Starthöhe des Balls über dem Boden und seine Masse.
- Vergewissern Sie sich, dass die Höhensonde am Ball befestigt ist – sie zeigt die Höhe des Balls über dem Boden in Metern an.
- Führen Sie die Simulation durch und lassen Sie den Ball fallen und hüpfen. Halten Sie am oberen Ende des ersten Rückpralls an und notieren Sie die erreichte Spitzenhöhe.
Maßgebende Gleichung
Gravitative potenzielle Energie — PE = m·g·h
Die in der Höhe des Balls über dem Boden kurz vor dem Abwurf gespeicherte Energie – das ist das Energiebudget, das zur Verfügung steht, um beim Fall in kinetische Energie und nach dem Absprung wieder in die Höhe umgewandelt zu werden.
Kinetische Energie — KE = ½·m·v²
Die Energie der Ballbewegung. Kurz vor dem Aufprall hat sich praktisch das gesamte PE des Tropfens in KE umgewandelt; Der Rückprall gibt dann nur einen Bruchteil dieses KE zurück, weshalb der Rückprall unter der Fallhöhe liegt.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Teilen Sie für jede Reihe die Rückprallhöhe durch die Fallhöhe. Was ist Ihnen an diesem Verhältnis in Ihren drei Versuchen aufgefallen?
- Die Rückgabe des Balls ist 0.8. Quadrieren Sie diesen Wert und vergleichen Sie ihn mit dem oben berechneten Verhältnis. Welchen Zusammenhang finden Sie?
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Wenn das Höhenverhältnis, das Sie gefunden haben, Sprung für Sprung konstant bleibt, sagen Sie die Spitzenhöhe des *zweiten* Rückpralls für Ihren ersten Versuch voraus. Wie viele Sprünge würde es brauchen, bis die Spitzenhöhe unter 1 cm fällt?
- Ein echter fallengelassener Ball verliert außerdem bei jedem Aufprall ein wenig Energie durch Luftwiderstand und Geräusche. Würden Sie erwarten, dass die Rücksprunghöhe eines echten Balls schneller oder langsamer abfällt als das idealisierte e²-Muster, das Sie hier gefunden haben?
- AP Physics 1 — Unit 3: Work, Energy, and Power
- AP Physics C: Mechanics — Unit 3: Work, Energy, and Power
- IB Physics — A.3 Work, energy and power
- General High School Physics — Work, energy & power
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions
- Middle School Physical Science — Kinetic energy
- Middle School Physical Science — Energy in, energy out
- Willkommen beim hüpfenden Ball
- Kugel auswählen
- Abspielen drücken
- Abklingende Sprünge
- Daten öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.