Põrkav pall: energiakad põrkel
1 · Ennusta
Kui pall lastakse lange ja põrkab põrandalt, kas ta tõuseb tagasi samale kõrgusele, kõrgemale või madalamale?
- Ta tõuseb tagasi samale kõrgusele (energiat ei kao).
- Ta tõuseb langetuskõrgusest kõrgemale.
- Ta tõuseb langetuskõrgusest madalamale (energiat kaob).
2 · Seadista
- Ava põrkava palli eelseadistus. Pane tähele palli alghoogus põrandast ja tema mass.
- Kinnita, et kõrguselund on pallile kinnitatud — ta teatab palli kõrgust põrandast meetrites.
- Jooksuta simulatsioon ja lase pallil langeda ja põrkata. Peida esimese tagasipõrke tipus ja kirjuta jõutud tippkõrgus üles.
3 · Kogu andmeid
| Mass (kg) | Langetuskõrgus (m) | Gravitatsiooniline PE (J) | Tagasipõrke kõrgus (1. põrge) (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.50 | ||
| 1.00 | 2.00 | ||
| 1.50 | 2.50 |
Joonista kolme katse jaoks tagasipõrke kõrgus (y-telg) langetuskõrguse (x-telg) suhtes. Kirjelda joone kuju.
4 · Analüüsi
- Jaga igas reas tagasipõrke kõrgus langetuskõrgusega. Mida märkad selle suhte kohta kolme katse peale?
- Palli põrketegur on 0,8. Ruudu see väärtus ja võrdle ülal arvutatud suhtega. Missuguse seose sa leiad?
5 · Laienda
- Kui leitud kõrguste suhe püsib põrkest põrkesse konstantsena, ennusta esimese katse *teise* tagasipõrke tippkõrgus. Mitu põrget läheks, enne kui tippkõrgus langeb alla 1 cm?
- Päris lastud pall kaotab iga põrkega veidi energiat ka õhutakistusele ja helile. Kas ootaksid, et päris palli tagasipõrke kõrgused kahanevad kiiremini või aeglasemalt kui siin leitud idealiseeritud e² muster?
Selle eksperimendi füüsika
Gravitatsiooniline potentsiaalne energia
Enne vabastamist palli kõrgusse põrandast salvestunud energia — see on energiaeelarve, mis muutub langemisel kineetiliseks energiaks ja pärast põrket tagasi kõrguseks.
Kineetiline energia
Palli liikumise energia. Just enne põrket on sisuliselt kogu languse PE KE-ks teisendunud; põrke tagastab ainult osa sellest KE-st — seepärast jääb tagasipõrge langetuskõrgusest väiksemaks.
Mehhaanika
- Heitkeha liikumine ja kineetiline energia
- Pall kaldpinnal: energia hõõrdumata nõlval
- Plokk hõõrdumise kaldpinnal: statsionaarse hõõrdumise läve leidmine
- Lõppkiirus: langemine takistusega
- Jõulabor: Newtoni teine seadus
- Vastasse jõud: Newtoni teine seadus ja impulss
- Elastsed kokkupõrked ja impulsi jäävus
- Mitteelastne kokkupõrge ja impulsi jäävus
- Newtoni hark: impulsi ja energia ülekanne
- Lihtpendel
- Raskus vedrul: lihtharmooniline võnkumine
- Ühtlane ringliikumine ja tsentripetaaljõud