ลูกบอลกระดอน การสูญเสียพลังงานเมื่อกระแทก
1 · ทำนาย
เมื่อปล่อยลูกบอลตกแล้วเด้งกับพื้น มันจะเด้งกลับขึ้นไปสูงเท่าจุดที่ปล่อย สูงกว่า หรือต่ำกว่า
- เด้งกลับได้ความสูงเดิม (ไม่มีพลังงานสูญเสีย)
- เด้งกลับสูงกว่าความสูงที่ปล่อยตก
- เด้งกลับต่ำกว่าความสูงที่ปล่อยตก (พลังงานสูญเสียไปบางส่วน)
2 · จัดเตรียม
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ Bouncing Ball สังเกตความสูงตั้งต้นของลูกบอลเหนือพื้นและมวลของมัน
- ตรวจว่าโพรบวัดความสูงติดอยู่กับลูกบอลแล้ว — มันรายงานความสูงของลูกบอลเหนือพื้นเป็นเมตร
- รันการจำลองแล้วปล่อยให้ลูกบอลตกและเด้ง หยุดที่จุดสูงสุดของการเด้งกลับครั้งแรกแล้วบันทึกความสูงสุดที่ถึง
3 · เก็บข้อมูล
| มวล (kg) | ความสูงที่ปล่อย (m) | พลังงานศักย์โน้มถ่วง (J) | ความสูงเด้งกลับ (การเด้งครั้งที่ 1) (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.50 | ||
| 1.00 | 2.00 | ||
| 1.50 | 2.50 |
เขียนกราฟความสูงที่เด้งกลับ (แกน y) กับความสูงที่ปล่อยตก (แกน x) จากสามรอบการทดลอง อธิบายรูปร่างของเส้น
4 · วิเคราะห์
- สำหรับแต่ละแถว หารความสูงที่เด้งกลับด้วยความสูงที่ปล่อยตก คุณสังเกตเห็นอะไรเกี่ยวกับอัตราส่วนนี้ตลอดสามรอบการทดลอง
- สัมประสิทธิ์การกระดอนของลูกบอลคือ 0.8 นำค่านี้ยกกำลังสองแล้วเทียบกับอัตราส่วนที่คำนวณไว้ข้างบน พบความสัมพันธ์ใด
5 · ต่อยอด
- ถ้าอัตราส่วนความสูงที่คุณพบคงที่ในการเด้งทุกครั้ง ทำนายความสูงสุดของการเด้งกลับ*ครั้งที่สอง*สำหรับรอบแรกของคุณ ต้องเด้งกี่ครั้งความสูงสุดจึงจะต่ำกว่า 1 cm
- ลูกบอลที่ตกจริงยังสูญเสียพลังงานเล็กน้อยให้แรงต้านอากาศและเสียงในการเด้งแต่ละครั้ง คุณคาดหวังว่าความสูงการเด้งกลับของลูกบอลจริงจะลดลงเร็วกว่าหรือช้ากว่าแบบแผน e² อุดมคติที่พบที่นี่
ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้
พลังงานศักย์โน้มถ่วง
พลังงานที่สะสมในความสูงของลูกบอลเหนือพื้นก่อนปล่อย — นี่คืองบพลังงานที่มีให้เปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ระหว่างตก และหลังเด้งกลับเป็นความสูงอีกครั้ง
พลังงานจลน์
พลังงานของการเคลื่อนที่ของลูกบอล ก่อนชมือกระแทกพลังงานศักย์ของการตกแทบเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ทั้งหมด การเด้งส่งกลับเพียงเศษเสี้ยวของพลังงานจลน์นั้น จึงเป็นเหตุที่เด้งกลับไม่ถึงความสูงเดิม