Mechanika
Odbijająca się piłka
Obserwuj, jak każde odbicie jest coraz niżej — energia się rozprasza.
Odbijająca się piłka — interaktywna symulacja: Mechanika. Obserwuj, jak każde odbicie jest coraz niżej — energia się rozprasza. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Utrata energii w odbiciach
Odbijająca się piłka traci energię mechaniczną przy każdym uderzeniu, gdy restytucja jest mniejsza od 1. Każde odbicie sięga niżżej.
Energia kinetyczna zamienia się w potencjalną na szczycie każdego odbicia, ale zderzenie z podłogą jest niesprężyste. Restytucja poniżej 1 oznacza, że piłka opuszcza podłogę wolniej, niż przybyła, więc wysokość szczytu maleje w każdym cyklu.
- KE + PE = E (maleje z każdym odbiciem)
- Współczynnik restytucji e < 1
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Gdy piłka upuszczona odbija się od podłogi, czy wraca na wysokość, z której spadła, wyższą czy niższą?
Prognozy do rozważenia
- Wraca na tę samą wysokość (energia nie ulatuje).
- Odbija się wyżej niż wysokość upuszczenia.
- Odbija się niżej niż wysokość upuszczenia (część energii ulatuje).
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Masa (kg)
- Wysokość upuszczenia (m)
Co mierzysz:
- EP grawitacji (J)
- Wysokość odbicia (1. odbicie) (m)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset Odbijająca się piłka. Zanotuj wysokość startową piłki nad podłogą i jej masę.
- Upewnij się, że sonda wysokości jest podpięta do piłki — podaje wysokość piłki nad podłogą w metrach.
- Uruchom symulację i pozwól piłce spaść i odbić się. Zatrzymaj na szczycie pierwszego odbicia i zapisz osiągniętą wysokość szczytową.
Równanie rządzące
Energia potencjalna grawitacji — PE = m·g·h
Energia zgromadzona w wysokości piłki nad podłogą tuż przed puszczeniem — to budżet energii dostępny na zamianę w energię kinetyczną w spadaniu i, po odbiciu, z powrotem w wysokość.
Energia kinetyczna — KE = ½·m·v²
Energia ruchu piłki. Tuż przed uderzeniem zasadniczo cała EP spadku zamieniła się w EK; odbicie zwraca tylko część tej EK, dlatego odbicie nie sięga wysokości upuszczenia.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla każdego wiersza podziel wysokość odbicia przez wysokość upuszczenia. Co zauważasz w tym stosunku w trzech próbach?
- Restytucja piłki wynosi 0.8. Podnieś tę wartość do kwadratu i porównaj ze stosunkiem obliczonym powyżej. Jaką zależność znajdujesz?
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Jeśli znaleziony stosunek wysokości pozostaje stały odbicie po odbiciu, przewidz wysokość szczytową *drugiego* odbicia dla pierwszej próby. Po ilu odbiciach wysokość szczytu spadnie poniżej 1 cm?
- Prawdziwa upuszczona piłka traci też trochę energii na opór powietrza i dźwięk przy każdym odbiciu. Czy oczekujesz, że wysokości odbić prawdziwej piłki będą maleć szybciej czy wolniej niż zidealizowany wzorzec e² znaleziony tutaj?
- 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
- Witamy w odbijającej się piłce
- Zaznacz piłkę
- Naciśnij Play
- Wygasające odbicia
- Otwórz dane
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →