Despre fizica trambulinei
O trambulină nu este decât o distracție simplă, dar este de fapt o gamă complexă de legi fundamentale ale fizicii. Jumping în sus și în jos este un exemplu clasic de conservare a energiei, de la potențial la cinetică. De asemenea, prezintă legile lui Hooke și constanta primăverii. Mai mult, el verifică și ilustrează fiecare din cele trei legi ale mișcării lui Newton.
Sari la sansa de a invata despre fizica unei trambuline. (Imagine: John Lund / Nevada Weir / Imagine Blend / Getty Images)Energie kinetică
Energia cinetică este creată atunci când un obiect cu o anumită cantitate de masă se mișcă cu o viteză dată. Cu alte cuvinte, toate obiectele în mișcare au energie cinetică. Formula pentru energia cinetică este următoarea: KE = (1/2) mv ^ 2, unde m este masa și v este viteza. Când sari pe o trambulină, corpul tău are o energie cinetică care se schimbă în timp. În timp ce sari în sus și în jos, energia cinetică crește și scade cu viteza voastră. Energia cinetică este cea mai mare, chiar înainte de a lovi trambulina pe drum și când părăsiți suprafața trambulinei pe drum. Energia dvs. cinetică este 0 atunci când ajungeți la înălțimea sariului și începeți să coborâți și când sunteți pe trambulină, pe cale să vă propulsionați în sus.
Energie potențială
Energia cinetică se schimbă cu energie electrică. În orice moment, energia totală este egală cu energia potențială plus energia cinetică. Energia potențială este funcție de înălțime, iar ecuația este după cum urmează: PE = mgh unde m este masa, g este constanta gravitației și h este înălțimea. Cu cât sunteți mai mare cu cât aveți mai multă energie potențială. Pe măsură ce părăsiți trambulina și începeți să călătoriți în sus, energia cinetică scade cu atât mai mult creșteți. Cu alte cuvinte, încetinești. Pe măsură ce încetinești și câștigi înălțime, energia cinetică este transferată în energie potențială. De asemenea, pe măsură ce cădeți, înălțimea dvs. scade, ceea ce scade potențialul dvs. de energie. Această scădere a energiei există deoarece energia voastră se schimbă de la potențială energie la energie cinetică. Transferul de energie este un exemplu clasic de conservare a energiei, care afirmă că energia totală este constantă în timp.
Legea lui Hooke
Legea lui Hooke se ocupă de izvoare și de echilibru. O trambulină este în esență un disc elastic care este conectat la mai multe arcuri. Pe măsură ce vă aterizați pe trambulină, izvoarele și suprafața trambulinei se extind ca urmare a forței corpului pe care îl aterizați. Legea lui Hooke afirmă că izvoarele vor lucra pentru a reveni la echilibru. Cu alte cuvinte, izvoarele se vor întoarce înapoi în raport cu greutatea corpului în timp ce vă aterizați. Mărimea acestei forțe este egală cu cea pe care o exercitați asupra trambulinei atunci când aterizați. Legea lui Hooke este indicată în următoarea ecuație: F = -kx unde F este forța, k este constanta arcului și x este deplasarea arcului. Legea lui Hooke este doar o altă formă de potențială energie. La fel cum trambulina urmează să vă propulseze, energia cinetică este 0, dar energia dvs. potențială este maximizată, chiar dacă vă aflați la o înălțime minimă. Acest lucru se datorează faptului că energia potențială este legată de constanta de primăvară și Legea lui Hooke.
Legile de mișcare ale lui Newton
Sărind pe o trambulină este o modalitate excelentă de a ilustra toate cele trei legi ale mișcării lui Newton. Prima lege, care precizează că un obiect își va continua mișcarea, dacă nu este acționat de o forță exterioară, este ilustrat de faptul că nu urcați în cer atunci când sari și că nu zburați prin fundul trambulina când cobori. Gravitatea și izvoarele trambulinei vă împiedică să vă bateți. Legea a doua a lui Newton ilustrează modul în care viteza se schimbă cu ecuația de bază a F = ma, sau forța este egală cu masa înmulțită cu accelerația. Această ecuație simplă este folosită pentru a găsi ecuațiile pentru energia cinetică, unde accelerația este pur și simplu gravitațională. Trei legi ale lui Newton decît pentru fiecare acțiune există o reacție egală și opusă. Acest lucru este ilustrat de legea lui Hooke. Atunci când izvoarele sunt întinse ele prezintă o forță egală și opusă, comprimându-vă înapoi în echilibru și împingându-vă în aer.
