Mekaniikka
Pomppiva pallo
Katso, miten jokainen pomppu jää hieman matalammaksi, kun energiaa menetetään.
Pomppiva pallo – interaktiivinen Mekaniikka-simulaatio. Katso, miten jokainen pomppu jää hieman matalammaksi, kun energiaa menetetään. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.
Energian menetys pompuissa
Pomppiva pallo menettää mekaanista energiaa jokaisessa törmäyksessä, kun kimmoisuus on pienempi kuin 1. Jokainen pomppu saavuttaa alemman korkeuden.
Liike-energia muuttuu potentiaalienergiaksi jokaisen pomppumisen huipulla, mutta törmäys lattiaan on kimmoamaton. Kimmoisuus alle 1 tarkoittaa, että pallo lähtee lattiasta hitaammin kuin saapui, joten huippukorkeus laskee jokaisella kierroksella.
- KE + PE = E (pienenee jokaisessa pomppussa)
- Kimmoisuus e < 1
Tutkimustiivistelmä
Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista
Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.
Tutkimuskysymys
Kun pallo pudotetaan ja se pomppaa lattiasta, pomppaako se samaan korkeuteen, josta se pudotettiin, korkeampaan vai matalampaan?
Punniteltavat ennusteet
- Se pomppaa samaan korkeuteen (energiaa ei menetetä).
- Se pomppaa korkeammalle kuin pudotuskorkeus.
- Se pomppaa matalammalle kuin pudotuskorkeus (osaa energiasta menetetään).
Muuttujien roolit
Mitä asetat:
- Massa (kg)
- Pudotuskorkeus (m)
Mitä mittaat:
- Gravitaation PE (J)
- Pomppukorkeus (1. pomppu) (m)
Miten tutkimus etenee
- Avaa Pomppiva pallo -esiasetuksen. Kirjaa pallon lähtökorkeus lattian yläpuolella ja sen massa.
- Varmista, että korkeusanturi on kiinnitetty palloon – se raportoi pallon korkeuden lattian yläpuolella metreinä.
- Suorita simulaatio ja anna pallon pudota ja pomppia. Tauota ensimmäisen pomppumisen huipulla ja kirjaa saavutettu huippukorkeus.
Hallitseva yhtälö
Gravitaatiopotentiaalienergia — PE = m·g·h
Palloon varastoitunut energia sen korkeudesta lattian yläpuolella juuri ennen vapautusta – tämä on energiatalous, joka muuntuu liike-energiaksi pudotuksen aikana ja pomppun jälkeen takaisin korkeudeksi.
Liike-energia — KE = ½·m·v²
Pallon liikkeen energia. Juuri ennen törmäystä käytännössä koko pudotuksen PE on muuttunut KE:ksi; pomppu palauttaa sitten vain osan siitä KE:stä, minkä vuoksi pomppu jää pudotuskorkeuden alapuolelle.
Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään
- Jokaiselle riville jaa pomppukorkeus pudotuskorkeudella. Mitä huomaat tästä suhteesta kolmen suorituksesi välillä?
- Pallon kimmoisuus on 0.8. Neliöi se arvo ja vertaa sitä yllä laskemaasi suhteeseen. Minkä suhteen löydät?
Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella
- Jos löytämäsi korkeussuhde pysyy vakiointa pomppu pomppun jälkeen, ennusta toisen pomppumisen huippukorkeus ensimmäiselle suorituksellesi. Kuinka monta pomppua kestäisi ennen kuin huippukorkeus putoaa arvon 1 cm alle?
- Todellinen pudotettu pallo menettää myös hieman energiaa ilmanvastukseen ja ääneen jokaisessa pomppussa. Odotatko todellisen pallon pomppukorkeuksien laskevan nopeammin vai hitaammin kuin tässä löytämäsi ideaalinen e²-kuvio?
- 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
- Tervetuloa pomppivaan palloon
- Valitse pallo
- Paina Toista
- Hiljenevät pomput
- Avaa data
- Onnistuit!
Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.
Avaa interaktiivinen laboratorio →