Pattogó labda: energiaveszteség ütközéskor
1 · Jóslás
Amikor egy labdát leejtenek és a padlóról visszapattan, ugyanolyan magasra, magasabbra vagy alacsonyabbra tér vissza, mint ahonnan ejtették?
- Ugyanarra a magasságra tér vissza (nem vész el energia).
- Magasabbra tér vissza, mint az ejtési magasság.
- Alacsonyabbra tér vissza, mint az ejtési magasság (energia vész el).
2 · Előkészítés
- Nyisd meg a Pattogó labda előbeállítást. Jegyezd fel a labda padló feletti kiinduló magasságát és tömegét.
- Ellenőrizd, hogy a magasságmérő a labdához csatlakozik — a labda padló feletti magasságát mutatja méterben.
- Futtasd a szimulációt, és hagyd a labdát esni és pattanni. Állj meg az első visszapattanás csúcsán, és rögzítsd az elért csúcsmagasságot.
3 · Adatgyűjtés
| Tömeg (kg) | Ejtési magasság (m) | Gravitációs PE (J) | Visszapattanási magasság (1. pattanás) (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.50 | ||
| 1.00 | 2.00 | ||
| 1.50 | 2.50 |
Ábrázold a visszapattanási magasságot (y-tengely) az ejtési magassággal (x-tengely) a három mérésedhez. Írd le a vonal alakját.
4 · Elemzés
- Minden sornál oszd el a visszapattanási magasságot az ejtési magassággal. Mit veszel észre erről az arányról a három mérésedben?
- A labda visszaütési együtthatója 0.8. Négyzetre emeld ezt az értéket, és hasonlítsd a fenti arányhoz. Milyen kapcsolatot találsz?
5 · Kiterjesztés
- Ha a talalt magasságarány pattanásról pattanásra állandó marad, jósld meg az első mérésed *második* visszapattanásának csúcsmagasságát. Hány pattanás kell, hogy a csúcsmagasság 1 cm alá essen?
- Egy valódi leejtett labda minden pattanásnál kis energiát veszít légellenállásra és hangra. A valódi labda visszapattanási magasságai gyorsabban vagy lassabban csökkennek, mint az itt talált idealizált e² mintázat?
A fizika a kísérlet mögött
Gravitációs helyzeti energia
A labda elengedés előtti padló feletti magasságában tárolt energia — ez az energiakeret, amely esés közben mozgási energiává, pattanás után pedig ismét magassággá alakulhat.
Mozgási energia
A labda mozgásának energiája. Közvetlenül az ütés előtt gyakorlatilag az egész esési PE KE-vé alakult; a pattanás csak ennek a KE-nek egy részét adja vissza, ezért marad el a visszapattanás az ejtési magasságtól.
Mechanika
- Hajítás és mozgási energia
- Labda rámpán: energia súrlódásmentes ferde síkon
- Blok súrlódásos rámpán: a tapadási súrlódás küszöbének megtalálása
- Végsebesség: esés légellenállással
- Erőlabor: Newton második törvénye
- Ellentétes erők: Newton második törvénye és impulzus
- Rugalmas ütközések és impulzusmegmaradás
- Rugalmatlan ütközés és impulzusmegmaradás
- Newton-inga: impulzus- és energiátadás
- Egyszerű inga
- Tömeg rugón: egyszerű harmonikus rezgőmozgás
- Egyenletes körmozgás és centripetális erő