Moto del proiettile ed energia cinetica

1 · Prevedi

Se lanci la palla più veloce, come cambiano la sua energia cinetica al lancio e l'altezza massima?

2 · Configurazione

  1. Apri la simulazione del proiettile e premi Reimposta.
  2. Abilita la sonda di velocità e la lettura dell'altezza — l'altezza viene misurata dal PAVIMENTO, non dal punto di lancio, quindi include l'altezza di lancio fissa di 1,2 m della palla.
  3. Imposta la velocità di lancio per ogni prova qui sotto, premi Play e registra i valori di picco.

3 · Raccogli dati

Massa m (kg)Velocità di lancio v (m/s)K = ½mv² (J)Altezza massima h (m)
1.008.00
1.0010.00
1.0012.00

Traccia l'altezza massima h (asse y) contro l'energia cinetica al lancio KE (asse x).

4 · Analizza

  1. Mostra i passaggi con cui calcoli KE = ½mv² per una prova e confrontalo con la lettura dell'energia cinetica della simulazione.
  2. Descrivi la relazione tra energia cinetica di lancio e altezza massima. È lineare? Cita numeri della tua tabella.

5 · Estendi

  1. A velocità fissata, quale angolo di lancio dà la massima altezza? Spiega perché.
  2. I veri proiettili non raggiungono l'altezza che la tua tabella prevede. Dove finisce l'energia mancante?

La fisica dietro questo esperimento

Energia cinetica

L'energia del moto al lancio, dalla massa e dalla velocità di lancio che imposti per ogni prova.

Energia potenziale gravitazionale

L'energia immagazzinata all'altezza di picco della palla, letta dall'altezza della palla al di sopra del PAVIMENTO — non al di sopra del punto di lancio. Poiché questo lancio è angolato (non dritta verso l'alto), solo la componente verticale della velocità di lancio si converte in aumento aggiuntivo al di sopra del lancio: trasporta il 64% dell'energia cinetica di lancio a questo angolo (il resto rimane movimento orizzontale, ancora presente al picco). Ma l'altezza letta include anche l'altezza di lancio fissa della palla di 1.2 m al di sopra del pavimento, quindi l'energia potenziale al picco è m·g·(1.2 m + rise) — non semplicemente 0.64× l'energia cinetica di lancio, e il rapporto tra loro cambia con la velocità piuttosto che rimanere fisso.

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Meccanica

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