Šikmý vrh a kinetická energia
1 · Predikuj
Ak vystrelíš loptu rýchlejšie, ako sa zmení jej kinetická energia pri štarte a jej maximálna výška?
- Obe sa zväčšia
- Zostanú rovnaké
- Kinetická energia sa zväčší, ale výška zostane rovnaká
2 · Priprav
- Otvor simuláciu šikmého vrhu a stlač Resetovať.
- Povolte sondu rýchlosti a čítanie výšky — výška sa meria od PODLAHY, nie od bodu spustenia, takže zahrnuje pevnú výšku spustenia lopty 1,2 m.
- Nastav štartovaciu rýchlosť pre každý pokus nižšie, stlač Prehrať a zaznamenaj vrcholné hodnoty.
3 · Zbieraj údaje
| Hmotnosť m (kg) | Štartovacia rýchlosť v (m/s) | KE = ½mv² (J) | Maximálna výška h (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 8.00 | ||
| 1.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 12.00 |
Zaznamenaj maximálnu výšku h (os y) verzus kinetickú energiu pri štarte KE (os x).
4 · Analyzuj
- Ukáž svoj postup výpočtu KE = ½mv² pre jeden pokus a porovnaj ho s odčítaním kinetickej energie v simulácii.
- Opíš vzťah medzi štartovacou kinetickou energiou a maximálnou výškou. Je lineárny? Uveď čísla zo svojej tabuľky.
5 · Rozšír
- Pri pevnej rýchlosti, aký štartovací uhol dáva najväčšiu maximálnu výšku? Vysvetli prečo.
- Skutočné šrapy nedosiahnu výšku, ktorú predikuje tvoja tabuľka. Kam sa stratí chýbajúca energia?
Fyzika za týmto experimentom
Kinetická energia
Energia pohybu pri štarte, z hmotnosti a štartovacej rýchlosti, ktoré nastavíš pre každý pokus.
Gravitačná potenciálna energia
Energia uložená v najväčšej výške lopty, čítaná z výšky lopty nad PODLAHOU — nie nad bodom vypustenia. Pretože toto vypustenie je uhlové (nie priamo hore), len vertikálna zložka rýchlosti vypustenia sa premení na dodatočný vzostup nad vypustením: nesieva 64% energii vypustenia pri tomto uhle (zvyšok zostáva horizontálny pohyb, stále prítomný na vrchole). Ale výška údaja zahŕňa aj pevnú výšku vypustenia lopty 1,2 m nad podlahou, takže potenciálna energia na vrchole je m·g·(1,2 m + vzostup) — nie jednoducho 0,64× energia vypustenia, a pomer medzi nimi sa mení s rýchlosťou skôr než zostáva pevný.
Mechanika
- Lopta na rampe: energia na naklonenej rovine bez trenia
- Blok na rampe s trením: hľadanie prahu statického trenia
- Medzná rýchlosť: padanie s odporom
- Laboratórium síl: druhý Newtonov zákon
- Protichodné sily: druhý Newtonov zákon a hybnosť
- Skákajúca lopta: strata energie pri náraze
- Pružné zrážky a zachovanie hybnosti
- Nepružná zrážka a zachovanie hybnosti
- Newtonovo kyvadlo: prenos hybnosti a energie
- Jednoduché kyvadlo
- Teleso na pružine: harmonické kmitanie
- Rovnomerný pohyb po kružnici a dostredivá sila