Mechanica
Stuiterende bal
Kijk hoe elke stuiter iets lager wordt doordat energie verloren gaat.
Stuiterende bal — interactieve Mechanica-simulatie. Kijk hoe elke stuiter iets lager wordt doordat energie verloren gaat. Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.
Energieverlies bij stuiten
Een stuiterende bal verliest mechanische energie bij elke botsing als de restitutie kleiner is dan 1. Elke stuit bereikt een lagere hoogte.
Kinetische energie zet zich bovenin elke stuit om in potentiële energie, maar de botsing met de vloer is onelastisch. Restitutie onder 1 betekent dat de bal langzamer van de vloer komt dan hij aankwam, dus de piekhoogte neemt elke cyclus af.
- KE + PE = E (neemt af bij elke stuit)
- Restitutie e < 1
Onderzoeksnota
Plan de vraag voordat je het lab opent
De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.
Leidende vraag
Als een bal wordt losgelaten en van de vloer stuitert, komt hij dan op dezelfde hoogte terug als waar hij is losgelaten, hoger of lager?
Voorspellingen om te wegen
- Hij stuitert terug tot dezelfde hoogte (er gaat geen energie verloren).
- Hij stuitert hoger terug dan de loslaathoogte.
- Hij stuitert lager terug dan de loslaathoogte (er gaat wat energie verloren).
Rollen van variabelen
Wat je instelt:
- Massa (kg)
- Valhoogte (m)
Wat je meet:
- Zwaartekrachts-PE (J)
- Stuiterhoogte (1e stuiter) (m)
Hoe het onderzoek verloopt
- Open de voorinstelling Stuiterende bal. Noteer de starthoogte van de bal boven de vloer en zijn massa.
- Controleer of de hoogtesonde op de bal zit — hij geeft de hoogte van de bal boven de vloer in meters.
- Draai de simulatie en laat de bal vallen en stuiteren. Pauzeer op het hoogtepunt van de eerste stuiter en noteer de bereikte piekhoogte.
Leidende vergelijking
Zwaartekrachtsenergie — PE = m·g·h
De energie die vlak voor het loslaten is opgeslagen in de hoogte van de bal boven de vloer — dit is het energiebudget dat tijdens de val in kinetische energie kan worden omgezet en na de stuiter weer in hoogte.
Kinetische energie — KE = ½·m·v²
De energie van de beweging van de bal. Vlak voor de bots is vrijwel alle PE van de val omgezet in KE; de stuiter geeft daarna maar een deel van die KE terug, en daarom blijft de stuiterhoogte achter bij de loslaathoogte.
Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken
- Deel voor elke rij de stuiterhoogte door de loslaathoogte. Wat valt je op aan deze verhouding over je drie metingen?
- De restitutie van de bal is 0,8. Kwadrateer die waarde en vergelijk met de verhouding die je hierboven berekende. Welk verband vind je?
Waar dit buiten het lab opduikt
- Als de hoogteverhouding die je vond stuiter na stuiter constant blijft, voorspel dan de piekhoogte van de *tweede* stuiter voor je eerste meting. Hoeveel stuiters duurt het voordat de piekhoogte onder 1 cm zakt?
- Een echt gevallen bal verliest bij elke stuiter ook wat energie aan luchtweerstand en geluid. Verwacht je dat de stuiterhoogtes van een echte bal sneller of langzamer afnemen dan het geïdealiseerde e²-patroon dat je hier vond?
- 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
- Welkom bij Stuiterende bal
- Selecteer de bal
- Druk op Start
- Uitdovende stuiten
- Open de gegevens
- Gelukt!
Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.