Mechanika

Ruch pocisku

Obserwuj paraboliczny łuk, w którym grawitacja zakrzywia tor w dół.

Ruch pocisku — interaktywna symulacja: Mechanika. Obserwuj paraboliczny łuk, w którym grawitacja zakrzywia tor w dół. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.

Niezależność ruchów

Ruch poziomy i pionowy są niezależne. Prędkość pozioma pozostaje stała (przy pominięciu oporu powietrza), podczas gdy grawitacja ciągnie ciało w dół.

Galileusz pokazał, że ruch poziomy pocisku nie wpływa na jego pionowy spadek. Ruch można traktować jako dwa osobne zagadnienia: stałą prędkość wzdłuż x i stałe przyspieszenie wzdłuż y od grawitacji. Ich połączenie wyznacza parabolę.

• x = v₀ cos θ · t
• y = v₀ sin θ · t − ½gt²
• Zasięg R ≈ (v₀² sin 2θ) / g

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

Jeśli wystrzelisz kulkę szybciej, jak zmienią się jej energia kinetyczna przy wystrzale i wysokość maksymalna?

Prognozy do rozważenia

• Obie rosną
• Pozostają bez zmian
• Energia kinetyczna rośnie, ale wysokość pozostaje ta sama

Role zmiennych

Co ustawiasz:

• Masa m (kg)
• Prędkość wystrzału v (m/s)

Co mierzysz:

• Ek = ½mv² (J)
• Wysokość maks. h (m)

Jak przebiega badanie

1. Otwórz symulację ruchu pocisku i naciśnij Reset.
2. Włącz sondę prędkości i odczyt wysokości — wysokość mierzy się od PODŁOGI, a nie od punktu wyrzutu, dlatego zawiera stałą wysokość wyrzutu piłki 1,2 m.
3. Ustaw prędkość wystrzału dla każdej próby poniżej, naciśnij Play i zapisz wartości szczytowe.

Równanie rządzące

Energia kinetyczna — KE = ½·m·v²

Energia ruchu w chwili wystrzału, z masy i prędkości wystrzału ustawionych dla każdej próby.

Energia potencjalna grawitacji — PE = m·g·h

Energia zgromadzona na maksymalnej wysokości piłki, odczytana z wysokości piłki ponad PODŁOGĄ — nie ponad punktem wystrzelenia. Ponieważ to wystrzelenie jest kątowe (nie prosto w górę), tylko pionowy składnik prędkości wystrzelenia zamienia się w dodatkowy wzrost powyżej punktu wystrzelenia: stanowi 64% energii kinetycznej wystrzelenia pod tym kątem (reszta pozostaje ruchem poziomym, nadal obecnym na szczycie). Ale wysokość odczytu obejmuje również ustaloną wysokość wystrzelenia piłki na 1,2 m ponad podłogą, dlatego energia potencjalna na szczycie wynosi m·g·(1,2 m + wzrost) — nie po prostu 0,64× energię kinetyczną wystrzelenia, a stosunek między nimi zmienia się wraz z prędkością zamiast pozostawać stały.

Co karta do druku każe uczniom wyliczyć

• Pokaż obliczenie KE = ½mv² dla jednej próby i porównaj z odczytem energii kinetycznej symulacji.
• Opisz zależność między energią kinetyczną wystrzału a wysokością maksymalną. Czy jest liniowa? Przywołaj liczby z tabeli.

Gdzie to wychodzi poza pracownię

• Przy stałej prędkości, który kąt wystrzału daje największą wysokość maksymalną? Wyjaśnij dlaczego.
• Prawdziwe pociski nie osiągają wysokości przewidzianej w Twojej tabeli. Dokąd znika brakująca energia?

• AP Physics 1 — Unit 1: Kinematics
• AP Physics C: Mechanics — Unit 1: Kinematics
• IB Physics — A.1 Kinematics
• General High School Physics — Motion & kinematics
• NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law

1. Prognoza: co stanie się z wysokością maksymalną?
2. Zmień: ustaw prędkość wystrzału na 8 m/s
3. Uruchom: zarejestruj dwie próby
4. Odczytaj wykres
5. Wyjaśnij: co zaobserwowałeś?

Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.

Otwórz interaktywną pracownię →

Pobierz kartę pracy →

Spadek swobodny i ruch pocisku