Prosjektilbevegelse og kinetisk energi
1 · Prediker
Hvis du skyter kulen ut raskere, hvordan vil den kinetiske energien ved utskyting og den maksimale høyden endres?
- Begge øker
- De forblir de samme
- Den kinetiske energien øker, men høyden forblir den samme
2 · Oppsett
- Åpne prosjektilsimuleringen og trykk Nullstill.
- Aktiver hastighetssonden og høydeavlesningen — høyden måles fra GULVET, ikke fra startpunktet, så den inkluderer ballens faste 1,2 m starthøyde.
- Sett utskytingsfarten for hvert forsøk under, trykk Spill av, og registrer toppverdiene.
3 · Samle inn data
| Masse m (kg) | Utskytingsfart v (m/s) | KE = ½mv² (J) | Maks høyde h (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 8.00 | ||
| 1.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 12.00 |
Plott maksimal høyde h (y-akse) mot kinetisk energi ved utskyting KE (x-akse).
4 · Analyser
- Vis arbeidet ditt med å beregne KE = ½mv² for ett forsøk, og sammenlign det med simuleringens avlesning av kinetisk energi.
- Beskriv sammenhengen mellom kinetisk energi ved utskyting og maksimal høyde. Er den lineær? Siter tall fra tabellen din.
5 · Utvid
- Ved fast fart, hvilken utskytingsvinkel gir størst maksimal høyde? Forklar hvorfor.
- Ekte prosjektiler når ikke høyden tabellen din forutsier. Hvor går den manglende energien?
Fysikken bak dette eksperimentet
Kinetisk energi
Bevegelsesenergien ved utskyting, fra massen og utskytingsfarten du satte for hvert forsøk.
Gravitasjonell potensiell energi
Energien som lagres ved kulens toppunkt, lest fra kulens høyde over GULVET — ikke over oppskytingspunktet. Fordi denne oppskytingen er vinklet (ikke rett oppover), er det bare den vertikale komponenten av oppskytingshastigheten som blir omgjort til ekstra stigning over oppskytingspunktet: den utgjør 64 % av oppskytings-KE ved denne vinkelen (resten forblir horisontal bevegelse, fortsatt til stede ved toppunktet). Men avlesningshøyden inkluderer også kulens faste oppskytingshøyde på 1,2 m over gulvet, så PE ved toppunktet er m·g·(1,2 m + stigning) — ikke bare 0,64× oppskytings-KE, og forholdet mellom dem endres med hastigheten i stedet for å forbli fast.
Mekanikk
- 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
- Sprettende ball: energitap ved treff
- 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