Движение снаряда и кинетическая энергия
1 · Прогноз
Если запустить шар быстрее, как изменятся его кинетическая энергия при запуске и максимальная высота?
- Обе увеличиваются
- Остаются прежними
- Кинетическая энергия растёт, но высота остаётся прежней
2 · Подготовка
- Откройте симуляцию движения снаряда и нажмите «Сброс».
- Включите датчик скорости и показание высоты.
- Задайте скорость запуска для каждой пробы ниже, нажмите Play и запишите пиковые значения.
3 · Сбор данных
| Масса m (kg) | Скорость запуска v (m/s) | Ek = ½mv² (J) | Максимальная высота h (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 8.00 | ||
| 1.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 12.00 |
Постройте максимальную высоту h (ось y) против кинетической энергии при запуске KE (ось x).
4 · Анализ
- Покажите ход вычисления KE = ½mv² для одной пробы и сравните с показанием кинетической энергии в симуляции.
- Опишите связь между кинетической энергией запуска и максимальной высотой. Она линейна? Приведите числа из вашей таблицы.
5 · Развитие
- При фиксированной скорости какой угол запуска даёт наибольшую максимальную высоту? Объясните почему.
- Реальные снаряды не достигают высоты, которую предсказывает ваша таблица. Куда уходит недостающая энергия?
Физика этого эксперимента
Кинетическая энергия
Энергия движения при запуске — из массы и скорости запуска, заданных для каждой пробы.
Гравитационная потенциальная энергия
Энергия, запасённая на пиковой высоте шара. По закону сохранения механической энергии она должна равняться кинетической энергии при запуске без сопротивления воздуха — именно эту связь проверяет ваша таблица данных.