역학
튕기는 공
에너지 손실로 튕김이 조금씩 낮아지는 것을 관찰하세요.
튕기는 공 — 인터랙티브 역학 시뮬레이션. 에너지 손실로 튕김이 조금씩 낮아지는 것을 관찰하세요. 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
튕김 중 에너지 손실
반발 계수가 1 미만이면 튕기는 공은 충돌마다 역학적 에너지를 잃습니다. 각 튕김은 더 낮은 높이에 도달합니다.
각 튕김의 최고점에서 운동 에너지는 위치 에너지로 바뀌지만 바닥 충돌은 비탄성입니다. 반발 계수 1 미만이면 공은 도착 속도보다 느리게 떠나므로 최고 높이가 매 주기마다 줄어듭니다.
- KE + PE = E (튈 때마다 감소)
- 반발 계수 e < 1
조사 개요
랩을 열기 전에 질문을 계획하세요.
이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.
운전 질문
공을 떨어뜨려 바닥에 튕겨낼 때 공은 떨어뜨린 높이와 같은 높이로 되돌아오나요, 더 높은 높이로 돌아가나요, 아니면 더 낮은 높이로 튀어오르나요?
검토할 예측
- 동일한 높이로 되돌아옵니다(에너지 손실 없음).
- 낙하 높이보다 더 높게 리바운드됩니다.
- 낙하 높이보다 낮게 반동합니다(일부 에너지가 손실됨).
다양한 역할
설정하는 것:
- 질량 (kg)
- 낙하 높이 (m)
측정하는 것:
- 중력 PE (J)
- 리바운드 높이(첫 번째 바운스) (m)
실험 진행 방법
- 바운싱 볼 사전 설정을 엽니다. 바닥 위 공의 시작 높이와 질량을 기록해 두세요.
- 높이 프로브가 공에 부착되어 있는지 확인하세요. 바닥 위의 공 높이를 미터 단위로 보고합니다.
- 시뮬레이션을 실행하고 공이 떨어지고 튀도록 하세요. 첫 번째 리바운드 상단에서 잠시 멈추고 도달한 최고 높이를 기록합니다.
지배방정식
중력 위치 에너지 — PE = m·g·h
공이 투사되기 직전 바닥 위의 높이에 저장된 에너지 - 이는 추락하는 동안 운동 에너지로 변환하고, 튕긴 후 다시 높이로 변환하는 데 사용할 수 있는 에너지 예산입니다.
운동에너지 — KE = ½·m·v²
충격 직전에는 낙하 중의 PE가 사실상 모두 KE로 변환됩니다. 이후 바운스는 그 KE의 일부만 돌려주므로 리바운드 높이가 낙하 높이에 미치지 못합니다.
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 각 행에 대해 리바운드 높이를 낙하 높이로 나눕니다. 세 번의 시행에서 이 비율에 대해 무엇을 발견했나요?
- 공의 반발 계수는 0.8입니다. 그 값을 제곱하고 위에서 계산한 비율과 비교하세요. 어떤 관계를 찾았나요?
실험 밖에서의 활용
- 찾은 높이 비율이 바운스마다 일정하게 유지된다면, 첫 번째 시행에서 두 번째 리바운드의 최고 높이를 예측해 보세요.
- 실제 떨어진 공은 튕길 때마다 공기 저항과 소리로 인해 약간의 에너지를 잃습니다. 실제 공의 리바운드 높이가 여기서 발견한 이상적인 e² 패턴보다 더 빠르게 또는 느리게 떨어질 것으로 예상하십니까?
- AP Physics 1 — Unit 3: Work, Energy, and Power
- AP Physics C: Mechanics — Unit 3: Work, Energy, and Power
- IB Physics — A.3 Work, energy and power
- General High School Physics — Work, energy & power
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions
- Middle School Physical Science — Kinetic energy
- Middle School Physical Science — Energy in, energy out
- 튀는 공에 오신 것을 환영합니다
- 공 선택
- 재생을 누르세요
- 점점 약해지는 튕김
- 데이터 열기
- 잘 하셨습니다!
대화형 시뮬레이션을 열어 장면을 빌드하고 재생을 누른 뒤, 실시간 측정 및 가이드 튜토리얼과 함께 탐구해 보세요.