Heittoliike ja liike-energia
1 · Ennusta
Jos laukaiset pallon nopeammin, miten sen liike-energia laukaisuhetkellä ja suurin korkeus muuttuvat?
- Molemmat kasvavat
- Ne pysyvät samana
- Liike-energia kasvaa, mutta korkeus pysyy samana
2 · Kokoa
- Avaa heittoliikesimulaatio ja paina Nollaa.
- Ota käyttöön nopeusanturi ja korkeuslukema — korkeus mitataan LATTIASTA, ei laukaisupisteestä, joten se sisältää pallon kiinteän 1,2 m laukaisukorkeuden.
- Aseta laukaisunopeus jokaiselle alla olevalle suoritukselle, paina Toista ja kirjaa huippuarvot.
3 · Kerää data
| Massa m (kg) | Laukaisunopeus v (m/s) | KE = ½mv² (J) | Suurin korkeus h (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 8.00 | ||
| 1.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 12.00 |
Kuvaa suurin korkeus h (y-akseli) laukaisun liike-energiaa KE vasten (x-akseli).
4 · Analysoi
- Näytä laskusi laskemalla KE = ½mv² yhdelle suoritukselle ja vertaa sitä simulaation liike-energialukemaan.
- Kuvaile laukaisun liike-energian ja suurimman korkeuden välinen suhde. Onko se lineaarinen? Siteeraa lukuja taulukostasi.
5 · Laajenna
- Vakiolla nopeudella, mikä laukaisukulma antaa suurimman korkeuden? Selitä miksi.
- Todelliset ammukset eivät saavuta korkeutta, jonka taulukkosi ennustaa. Minne puuttuva energia menee?
Tämän kokeen fysiikka
Liike-energia
Liikkeen energia laukaisuhetkellä, massasta ja jokaiselle suoritukselle asettamastasi laukaisunopeudesta.
Gravitaatiopotentiaalienergia
Pallo sisältää potentiaalienergiaa huippu-korkeudessa, mitattuna pallon korkeudesta LATTIAN yli — ei laukaisupisteestä. Koska laukaisulla on kulma (ei suoraan ylöspäin), vain laukaisun nopeuden pystykomponentti muuttuu ylimääräiseksi nousuksi laukaisun yläpuolelle: se kuljettaa 64 % laukaisun kineettisestä energiasta tässä kulmassa (loput pysyvät vaakaliikkeinä, silti olemassa huipulla). Mutta luetun korkeuden sisällä on myös pallon kiinteä 1.2 m laukaisun korkeus lattian yläpuolella, joten potentiaalienergia huipulla on m·g·(1.2 m + rise) — ei yksinkertaisesti 0.64× laukaisun kineettinen energia, ja niiden välinen suhde muuttuu nopeuden kanssa eikä pysy vakiona.
Mekaniikka
- Pallo rampilla: energia kitkattomalla kaltevuudella
- Palikka kitkarampilla: lepokitkan kynnyksen löytäminen
- Rajanopeus: putoaminen ilmanvastuksen läpi
- Voimalaboratorio: Newtonin toinen laki
- Vastakkaiset voimat: Newtonin toinen laki ja liikemäärä
- Pomppiva pallo: energian menetys törmäyksessä
- Kimmoiset törmäykset ja liikemäärän säilyminen
- Kimmoamaton törmäys ja liikemäärän säilyminen
- Newtonin keilu: liikemäärän ja energian siirtyminen
- Yksinkertainen heiluri
- Massa jousessa: tasainen värähtelyliike
- Tasainen ympyräliike ja sentripetalivoima