Ruch pocisku i energia kinetyczna

1 · Prognoza

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

2 · Przygotowanie

  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.

3 · Zbieranie danych

Masa m (kg)Prędkość wystrzału v (m/s)Ek = ½mv² (J)Wysokość maks. h (m)
1.008.00
1.0010.00
1.0012.00

Narysuj wysokość maksymalną h (oś y) względem energii kinetycznej przy wystrzale KE (oś x).

4 · Analiza

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

5 · Rozszerzenie

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

Fizyka tego eksperymentu

Energia kinetyczna

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

Energia potencjalna grawitacji

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.

← Wróć do eksperymentu

Mechanika

138 bezpłatnych kart pracy z fizyki do druku