การเคลื่อนที่แบบโปรเจกไทล์กับพลังงานจลน์

1 · ทำนาย

ถ้าปล่อยลูกบอลเร็วขึ้น พลังงานจลน์ตอนปล่อยและความสูงสูงสุดเปลี่ยนไปอย่างไร

2 · จัดเตรียม

  1. เปิดการจำลอง projectile แล้วกดรีเซ็ต
  2. เปิดใช้งานโพรบวัดความเร็วและการอ่านความสูง — วัดความสูงจากพื้น ไม่ใช่จากจุดปล่อย ดังนั้นจึงรวมความสูงการปล่อยคงที่ของลูกบอลเท่ากับ 1.2 เมตร
  3. ตั้งอัตราเร็วปล่อยของรอบข้างล่างแต่ละรอบ กดเล่น แล้วบันทึกค่าสูงสุด

3 · เก็บข้อมูล

มวล m (kg)ความเร็วยิง v (m/s)KE = ½mv² (J)ความสูงสูงสุด h (m)
1.008.00
1.0010.00
1.0012.00

พล็อตความสูงสูงสุด h (แกน y) กับพลังงานจลน์ตอนปล่อย KE (แกน x)

4 · วิเคราะห์

  1. จงแสดงวิธีคำนวณพลังงานจลน์ KE = ½mv² จากการทดลองหนึ่งรอบ แล้วเปรียบเทียบกับค่าพลังงานจลน์ที่การจำลองแสดง
  2. อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานจลน์ตอนปล่อยกับความสูงสูงสุด เป็นเชิงเส้นหรือไม่ อ้างตัวเลขจากตารางของคุณ

5 · ต่อยอด

  1. ที่อัตราเร็วคงที่ มุมปล่อยเท่าใดให้ความสูงสูงสุดมากที่สุด อธิบายเหตุผล
  2. วัตถุปล่อยจริงไปไม่ถึงความสูงที่ตารางของคุณทำนาย พลังงานที่หายไปไปไหน

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

พลังงานจลน์

พลังงานของการเคลื่อนที่ตอนปล่อย จากมวลและอัตราเร็วปล่อยที่คุณตั้งในแต่ละรอบ

พลังงานศักย์โน้มถ่วง

พลังงานที่สะสมไว้ที่ความสูงสูงสุดของลูกบอลนั้นอ่านจากความสูงของลูกบอลเหนือพื้นดิน — ไม่ใช่เหนือจุดปล่อย เนื่องจากการปล่อยนี้เป็นมุม (ไม่ตรงขึ้น) เฉพาะองค์ประกอบแนวตั้งของความเร็วปล่อยเท่านั้นที่แปลงเป็นการเพิ่มความสูงเพิ่มเติมเหนือการปล่อย: มันมี 64% ของพลังงานจลน์ปล่อยที่มุมนี้ (ส่วนที่เหลือยังคงเป็นการเคลื่อนที่แนวนอน ยังคงอยู่ที่จุดสูงสุด) แต่การอ่านค่าความสูงยังรวมถึงความสูงปล่อยคงที่ 1.2 m ของลูกบอลเหนือพื้นดิน ดังนั้น PE ที่จุดสูงสุดคือ m·g·(1.2 m + rise) — ไม่ใช่แค่ 0.64× ของพลังงานจลน์ปล่อย และอัตราส่วนระหว่างทั้งสองจะเปลี่ยนแปลงตามความเร็ว แทนที่จะคงที่

← กลับไปการทดลอง

กลศาสตร์

ใบงานปฏิบัติการฟิสิกส์พิมพ์ฟรี 138 ใบ