Sprettende ball: energitap ved treff
1 · Prediker
Når en ball slippes og spretter fra gulvet, spretter den tilbake til samme høyde som den ble sluppet fra, en høyere høyde eller en lavere høyde?
- Den spretter tilbake til samme høyde (ingen energi tapes).
- Den spretter høyere enn fallhøyden.
- Den spretter lavere enn fallhøyden (noe energi tapes).
2 · Oppsett
- Åpne Sprettende ball-forhåndsinnstillingen. Noter kulens starthøyde over gulvet og massen dens.
- Bekreft at høydesonden er festet til ballen — den rapporterer ballens høyde over gulvet i meter.
- Kjør simuleringen og la ballen falle og sprette. Pause på toppen av det første spranget og registrer makshøyden som nås.
3 · Samle inn data
| Masse (kg) | Fallhøyde (m) | Gravitasjonell PE (J) | Spretthøyde (1. sprett) (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.50 | ||
| 1.00 | 2.00 | ||
| 1.50 | 2.50 |
Grafe spretthøyde (y-akse) mot fallhøyde (x-akse) for dine tre forsøk. Beskriv linjens form.
4 · Analyser
- For hver rad, del spretthøyden på fallhøyden. Hva legger du merke til ved dette forholdet på tvers av dine tre forsøk?
- Ballens restitusjon er 0,8. Kvadrer den verdien og sammenlign den med forholdet du beregnet over. Hvilken sammenheng finner du?
5 · Utvid
- Hvis høydeforholdet du fant forblir konstant sprett etter sprett, forutsi makshøyden til det *andre* spranget for ditt første forsøk. Hvor mange sprett ville det ta før makshøyden faller under 1 cm?
- En ekte sluppet ball mister også litt energi til luftmotstand og lyd ved hvert sprett. Ville du forventet at en ekte balls spretthøyder falt raskere eller saktere enn det idealiserte e²-mønsteret du fant her?
Fysikken bak dette eksperimentet
Gravitasjonell potensiell energi
Energien lagret i ballens høyde over gulvet rett før utløsning — dette er energibudsjettet som er tilgjengelig for å omformes til kinetisk energi under fallet, og etter spranget tilbake til høyde.
Kinetisk energi
Ballens bevegelsesenergi. Rett før treffet er i praksis all fallens PE omformet til KE; spranget returnerer deretter bare en brøkdel av denne KE-en, og det er derfor spranget blir kortere enn fallhøyden.
Mekanikk
- Prosjektilbevegelse og kinetisk energi
- Kule på rampe: energi på et friksjonsfritt skråplan
- Blokk på friksjonsrampe: å finne terskelen for statisk friksjon
- Sluttfart: å falle gjennom luftmotstand
- Kraftlab: Newtons andre lov
- Motvirkende krefter: Newtons andre lov og bevegelsesmengde
- Elastiske kollisjoner og bevarelse av bevegelsesmengde
- Uelastisk kollisjon og bevarelse av bevegelsesmengde
- Newtons vugge: overføring av bevegelsesmengde og energi
- Enkel pendel
- Masse på fjær: enkel harmonisk svingning
- Ensformig sirkelbevegelse og sentripetalkraft