Mechanika
Šokinėjantis rutulys
Stebėk, kaip kiekvienas atšokimas būna šiek tiek žemesnis — energija prarandama.
Šokinėjantis rutulys — interaktyvi Mechanika simuliacija. Stebėk, kaip kiekvienas atšokimas būna šiek tiek žemesnis — energija prarandama. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Energijos netekimas atšokant
Šokinėjantis rutulys praranda mechaninę energiją kiekvieno smūgio metu, kai atšokimas mažesnis už 1. Kiekvienas šuolis pasiekia žemesnį aukštį.
Kinetinė energija kiekvieno šuolio viršūnėje virsta potencine, bet susidūrimas su grindimis netamprus. Atšokimas žemiau 1 reiškia, kad rutulys palieka grindis lėčiau, nei atvyko, todėl viršūnės aukštis mažėja kiekvienu ciklu.
- KE + PE = E (mažėja su kiekvienu atšokimu)
- Atšokimas e < 1
Tyrimo santrauka
Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją
Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.
Pagrindinis klausimas
Kai rutulys nuleidžiamas ir atšoka nuo grindų, ar jis pašoka iki to paties aukščio, iš kurio nukrito, aukščiau ar žemiau?
Svarstytini spėjimai
- Jis atšoka iki to paties aukščio (energija neprarandama).
- Jis atšoka aukščiau nei nukritimo aukštis.
- Jis atšoka žemiau nei nukritimo aukštis (dalis energijos prarandama).
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Masė (kg)
- Kritimo aukštis (m)
Ką tu matauji:
- Gravitacinė PE (J)
- Atšokimo aukštis (1-asis) (m)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk Šokinėjančio rutulio eksperimentą. Pastebėk rutulio pradinį aukštį virš grindų ir jo masę.
- Įsitikink, kad aukščio zondas prikabintas prie rutulio — jis rodo rutulio aukštį virš grindų metrais.
- Paleisk simuliaciją ir leisk rutuliui kristi ir atšokti. Pristabdyk pirmojo atšokimo viršūnėje ir užsirašyk pasiektą pikinį aukštį.
Valdančioji lygtis
Gravitacinė potencinė energija — PE = m·g·h
Energija, sukaupta rutulio aukštyje virš grindų prieš paleidimą — tai energijos biudžetas, galintis virsti kinetine energija kritimo metu ir, po atšokimo, vėl į aukštį.
Kinetinė energija — KE = ½·m·v²
Rutulio judesio energija. Prieš pat smūgį iš esmės visa nukritimo PE būna pavirtusi KE; atšokimas grąžina tik dalį tos KE — todėl atšokimas ir lieka žemiau nukritimo aukščio.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Kiekvienai eilutei padalink atšokimo aukštį iš nukritimo aukščio. Ką pastebi apie šį santykį tarpuose savo trijų bandymų?
- Rutulio atšokimas yra 0,8. Pakelk tą reikšmę kvadratu ir palygink su aukščiau apskaičiuotu santykiu. Kokį ryšį randi?
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Jei rastas aukščio santykis išlieka pastovus atšokimas po atšokimo, prognozuok antrojo atšokimo pikinį aukštį savo pirmajam bandymui. Po kiek atšokimų pikinis aukštis nukris žemiau 1 cm?
- Realus nuleistas rutulys taip pat praranda šiek tiek energijos oro pasipriešinimui ir garsui kiekvieno atšokimo metu. Ar tikėtumeisi, kad realaus rutulio atšokimo aukščiai kristų greičiau ar lėčiau nei idealiasis e² raštas, kurį čia radai?
- 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
- Sveiki atvykę prie šokinėjančio rutulio
- Pasirink rutulį
- Spausk Leisti
- Gesantys šuoliai
- Atidaryk duomenis
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →