Palla che rimbalza: perdita di energia all'impatto
1 · Prevedi
Quando una palla cade e rimbalza sul pavimento, torna all'altezza di caduta, più in alto o più in basso?
- Torna alla stessa altezza (nessuna energia persa).
- Rimbalza più in alto dell'altezza di caduta.
- Rimbalza più in basso dell'altezza di caduta (parte dell'energia si perde).
2 · Configurazione
- Apri il preset Palla che rimbalza. Annota l'altezza di partenza della palla dal pavimento e la sua massa.
- Verifica che la sonda d'altezza sia agganciata alla palla: riporta l'altezza della palla dal pavimento in metri.
- Esegui la simulazione e lascia cadere e rimbalzare la palla. Metti in pausa in cima al primo rimbalzo e registra l'altezza di picco raggiunta.
3 · Raccogli dati
| Massa (kg) | Altezza di caduta (m) | PE gravitazionale (J) | Altezza di rimbalzo (1º impatto) (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.50 | ||
| 1.00 | 2.00 | ||
| 1.50 | 2.50 |
Grafico dell'altezza di rimbalzo (asse y) contro l'altezza di caduta (asse x) per le tre prove. Descrivi la forma della linea.
4 · Analizza
- Per ogni riga dividi l'altezza di rimbalzo per l'altezza di caduta. Cosa noti di questo rapporto nelle tre prove?
- La restituzione della palla è 0.8. Eleva quel valore al quadrato e confrontalo col rapporto calcolato sopra. Quale relazione trovi?
5 · Estendi
- Se il rapporto d'altezza trovato resta costante a ogni rimbalzo, prevedi l'altezza di picco del *secondo* rimbalzo della prima prova. Quanti rimbalzi servono perché il picco scenda sotto 1 cm?
- Una palla reale perde anche un po' di energia per resistenza dell'aria e suono a ogni rimbalzo. Ti aspetti che le altezze di rimbalzo reali calino più in fretta o più lentamente dell'andamento e² idealizzato trovato qui?
La fisica dietro questo esperimento
Energia potenziale gravitazionale
L'energia immagazzinata nell'altezza della palla dal pavimento appena prima del rilascio: è il budget disponibile per convertirsi in energia cinetica durante la caduta e, dopo il rimbalzo, di nuovo in altezza.
Energia cinetica
L'energia del moto della palla. Subito prima dell'impatto, praticamente tutta la PE di caduta si è convertita in KE; il rimbalzo restituisce solo una frazione di quella KE, ed è per questo che il rimbalzo resta sotto l'altezza di caduta.