Рух снаряда та кінетична енергія
1 · Прогноз
Якщо запустити кулю швидше, як зміняться її кінетична енергія в момент запуску та максимальна висота?
- Обидві зростають
- Вони лишаються незмінними
- Кінетична енергія зростає, а висота лишається тією самою
2 · Установка
- Відкрийте моделювання руху снаряда та натисніть «Скинути».
- Увімкніть датчик швидкості та показання висоти — висота вимірюється від ПІДЛОГИ, а не від точки запуску, тому вона включає фіксовану висоту запуску кульки 1,2 м.
- Задайте швидкість запуску для кожного заміру нижче, натисніть «Запустити» та запишіть пікові значення.
3 · Збір даних
| Маса m (kg) | Швидкість запуску v (m/s) | KE = ½mv² (J) | Максимальна висота h (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 8.00 | ||
| 1.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 12.00 |
Побудуйте графік максимальної висоти h (вісь y) проти кінетичної енергії при запуску KE (вісь x).
4 · Аналіз
- Покажіть обчислення KE = ½mv² для одного заміру та порівняйте його з показом кінетичної енергії в моделюванні.
- Опишіть зв'язок між кінетичною енергією запуску та максимальною висотою. Він лінійний? Наведіть числа з вашої таблиці.
5 · Поглиблення
- При фіксованій швидкості який кут запуску дає найбільшу максимальну висоту? Поясніть чому.
- Справжні снаряди не сягають висоти, яку прогнозує ваша таблиця. Куди зникає енергія?
Фізика цього експерименту
Кінетична енергія
Енергія руху в момент запуску, що визначається масою та швидкістю запуску, які ви задали для кожного заміру.
Гравітаційна потенціальна енергія
Енергія, накопичена на максимальній висоті м'яча, читається з висоти м'яча над ПІДЛОГОЮ — не над точкою запуску. Оскільки цей запуск під кутом (не вертикально вгору), лише вертикальна складова швидкості запуску перетворюється на додатковий підйом над запуском: вона становить 64% кінетичної енергії запуску під цим кутом (решта залишається горизонтальним рухом, все ще присутнім на піку). Але показання висоти також включає фіксовану висоту запуску м'яча 1.2 m над підлогою, тому потенціальна енергія на піку дорівнює m·g·(1.2 m + rise) — не просто 0.64× кінетичної енергії запуску, і співвідношення між ними змінюється зі швидкістю, а не залишається постійним.
Механіка
- Куля на похилій площині: енергія без тертя
- Брусок на площині з тертям: пошук порогу тертя спокою
- Гранична швидкість: падіння з опором
- Лабораторія сил: другий закон Ньютона
- Протилежні сили: другий закон Ньютона та імпульс
- Куля, що відскакує: втрата енергії при ударі
- Пружні зіткнення та збереження імпульсу
- Непружне зіткнення та збереження імпульсу
- Колиска Ньютона: передача імпульсу та енергії
- Математичний маятник
- Вантаж на пружині: гармонічні коливання
- Рівномірний коловий рух і доцентрова сила