उछलती गेंद: प्रभाव पर ऊर्जा की हानि
1 · भविष्यवाणी
जब एक गेंद गिराई जाती है और फर्श से उछलती है, तो क्या वह उसी ऊँचाई पर वापस लौटती है, जहाँ से उसे गिराया गया था, अधिक ऊँचाई से, या कम ऊँचाई से?
- यह उसी ऊँचाई पर लौट आता है (कोई ऊर्जा नष्ट नहीं होती)।
- यह गिरने की ऊँचाई से अधिक ऊँचा उछलता है।
- यह गिरने की ऊँचाई से कम ऊँचाई पर उछलता है (कुछ ऊर्जा नष्ट हो जाती है)।
2 · सेट अप
- बाउंसिंग बॉल प्रीसेट खोलें। फर्श से गेंद की शुरुआती ऊँचाई और उसके द्रव्यमान पर ध्यान दें।
- पुष्टि करें कि ऊँचाई जाँच गेंद से जुड़ी हुई है - यह मीटर में फर्श से गेंद की ऊँचाई की रिपोर्ट करती है।
- सिमुलेशन चलाएँ और गेंद को गिरने और उछलने दें। पहले रिबाउंड के शीर्ष पर रोकें और प्राप्त चरम ऊँचाई रिकॉर्ड करें।
3 · डेटा एकत्रित करें
| द्रव्यमान (kg) | गिराई गई ऊँचाई (m) | गुरुत्वाकर्षण पी.ई (J) | रिबाउंड ऊँचाई (पहला उछाल) (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.50 | ||
| 1.00 | 2.00 | ||
| 1.50 | 2.50 |
अपने तीन परीक्षणों के लिए रिबाउंड ऊँचाई (y-अक्ष) को ड्रॉप ऊँचाई (x-अक्ष) के विरुद्ध आलेखित करें। रेखा की आकृति बताएँ।
4 · विश्लेषण करें
- प्रत्येक पंक्ति के लिए, रिबाउंड ऊँचाई को ड्रॉप ऊँचाई से विभाजित करें। आप अपने तीन परीक्षणों में इस अनुपात के बारे में क्या देखते हैं?
- गेंद का पुनर्स्थापन गुणांक (restitution) 0.8 है। उस मान का वर्ग करें और उसकी तुलना ऊपर गणना किए गए अनुपात से करें। आप क्या संबंध पाते हैं?
5 · विस्तार
- यदि आपको मिला ऊँचाई-अनुपात उछाल-दर-उछाल स्थिर रहता है, तो अपने पहले परीक्षण के लिए दूसरे रिबाउंड की चरम ऊँचाई का अनुमान लगाएँ।
- एक वास्तविक गिरी हुई गेंद भी प्रत्येक उछाल पर वायु प्रतिरोध और ध्वनि के कारण थोड़ी ऊर्जा खो देती है। क्या आप उम्मीद करेंगे कि वास्तविक गेंद की रिबाउंड ऊँचाई आपके द्वारा यहाँ पाए गए आदर्श e² पैटर्न की तुलना में तेजी से या धीमी गति से गिरेगी?
इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी
गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा
रिलीज़ होने से ठीक पहले फर्श से ऊपर गेंद की ऊँचाई में संग्रहीत ऊर्जा - यह गिरने के दौरान गतिज ऊर्जा में परिवर्तित होने और उछाल के बाद वापस ऊँचाई में परिवर्तित होने के लिए उपलब्ध ऊर्जा बजट है।
गतिज ऊर्जा
गेंद की गति की ऊर्जा. प्रभाव से ठीक पहले, मूलतः सभी बूंद का पीई केई में परिवर्तित हो गया है; तब उछाल उस KE का केवल एक अंश लौटाता है, यही कारण है कि पलटाव ड्रॉप ऊँचाई से कम हो जाता है।
यांत्रिकी
- प्रक्षेप्य गति और गतिज ऊर्जा
- रैंप पर गेंद: घर्षण रहित झुकाव पर ऊर्जा
- घर्षण रैंप पर गुटका: स्थैतिक-घर्षण सीमा ज्ञात करना
- टर्मिनल वेलोसिटी: ड्रैग के माध्यम से गिरना
- फोर्स लैब: न्यूटन का दूसरा नियम
- विपरीत बल: न्यूटन का दूसरा नियम और गति
- लोचदार टकराव और गति संरक्षण
- बेलोचदार टकराव और गति संरक्षण
- न्यूटन का पालना: गति और ऊर्जा स्थानांतरण
- सरल पेंडुलम
- स्प्रिंग पर द्रव्यमान: सरल हार्मोनिक गति
- एकसमान वृत्ताकार गति एवं केन्द्राभिमुख बल