Содержание
- Передача энергии из кинетической в потенциальную и обратно
- Двойной шар
- Отслеживание ускорения выпавшего шара
- Мысленный эксперимент Галилея
Хотя падение мяча и его отскок кажется обычным явлением, в этом сценарии действуют многочисленные силы. Несколько различных проектов могут показать передачу энергии или ускорение.
Передача энергии из кинетической в потенциальную и обратно
Когда упавший шар сталкивается с землей, его кинетическая энергия передается в потенциальную энергию при сжатии шара. Затем, когда эластичность шаров заставляет его расширяться, потенциальная энергия превращается обратно в кинетическую энергию в виде шара, отскакивающего назад от земли. Чтобы увидеть эту передачу энергии, бросьте несколько шариков разных типов на землю с одинаковой высоты и посмотрите, как высоко отскакивает шарик каждого типа. Определите, какие шары являются наиболее эффективными при передаче кинетической энергии потенциальной энергии и обратно.
Двойной шар
Энергия может быть передана от кинетической к потенциальной, а также может быть передана в ходе столкновения. Чтобы понаблюдать за этой передачей энергии, начните с того, что опустите баскетбольный мяч с заданной высоты, а затем измерьте, насколько высоко он подпрыгивает. Затем бросьте баскетбольный мяч с той же высоты, но на этот раз с ракеткой, расположенной прямо над ним. Запишите высоту баскетбольного мяча на этой капле и сравните ее с высотой, замеченной на первой капле.
Отслеживание ускорения выпавшего шара
После падения мяч будет ускоряться к земле, и вы можете отслеживать это ускорение с помощью видеокамеры и проектора. Начните с видеозаписи человека, уронившего мяч, и этот мяч падает на землю со скоростью около 60 кадров в секунду. Все действия должны проходить в одном кадре. Затем спроецируйте видео падающего шара на большой лист или несколько листов бумаги, приклеенных к стене. Затем нанесите шарики по одному кадру за раз. Должно быть очевидно, что мяч перемещается все дальше от рамы к раме, чем ближе к земле, тем выше.
Мысленный эксперимент Галилея
Известно, что Галилей показал, что все объекты падают с одинаковой скоростью, сбрасывая с Пизанской башни две пушечные ядра разного веса. Он также предложил мысленный эксперимент, чтобы продемонстрировать ту же концепцию. Чтобы провести этот мысленный эксперимент, привяжите большой шар к меньшему. Бросай оба мяча одновременно и посмотри, сколько времени им понадобится, чтобы поразить землю. Затем отсоедините два шарика и снова бросьте их одновременно. Согласно Галилею, количество времени для «присоединенного» падения и двух отдельных шаров должно быть одинаковым, поскольку ни один шар не тянул вверх или вниз на другом, пока оба были прикреплены.