O trambulină apare ca nimic mai mult decât o simplă distracție, dar este de fapt un tablou complex al celor mai de bază legi ale fizicii. Saltul în sus și în jos este un exemplu clasic de conservare a energiei, de la potențial la cinetic. Prezintă, de asemenea, legile lui Hooke și constanta primăverii. În plus, verifică și ilustrează fiecare dintre cele trei legi ale mișcării Newton.
Energie kinetică
Energia cinetică este creată atunci când un obiect cu o anumită cantitate de masă se deplasează 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 masă, iar v este viteză. Când sari pe o trambulină, corpul tău are energie cinetică care se schimbă în timp. Pe măsură ce sari în sus și în jos, energia cinetică crește și scade odată cu viteza ta. Energia voastră cinetică este cea mai mare, chiar înainte de a lovi trambulina pe coborâre și când părăsiți suprafața trambulinei în urcare. Energia voastră cinetică este 0 când atinge înălțimea saltului și începe să coboare și când sunteți pe trambulină, pe punctul de a propulsa în sus.
Energie potențială
Energia potențială se schimbă împreună cu energia cinetică. În orice moment, energia ta totală este egală cu energia potențială plus energia cinetică. Energia potențială este o funcție de înălțime, iar ecuația este următoarea: PE = mgh unde m este masă, g este constantă de gravitație și h este înălțime. Cu cât ești mai mare, cu atât ai mai multă energie potențială. Pe măsură ce părăsiți trambulina și începeți să călătoriți în sus, energia cinetică scade cu cât urcați mai sus. Cu alte cuvinte, încetiniți. Pe măsură ce încetiniți și câștigați înălțime, energia dvs. cinetică este transferată în energie potențială. De asemenea, pe măsură ce cădeți, înălțimea dvs. scade ceea ce vă reduce energia potențială. Această scădere a energiei există deoarece energia dvs. se transformă din energia potențială în 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 tratează izvoarele și echilibrul. O trambulină este practic un disc elastic care este conectat la mai multe arcuri. Pe măsură ce aterizați pe trambulină, arcurile și suprafața trambulinei se întind ca urmare a forței corpului dvs. care aterizează pe ea. Legea lui Hooke prevede că izvoarele vor funcționa pentru a reveni la echilibru. Cu alte cuvinte, izvoarele vor trage înapoi împotriva greutății corpului tău pe măsură ce aterizezi. Mărimea acestei forțe este egală cu cea pe care o exercitați asupra trambulinei când aterizați. Legea lui Hooke este menționată în următoarea ecuație: F = -kx unde F este forță, k este constanta arcului și x este deplasarea arcului. Legea lui Hooke este doar o altă formă de energie potențială. La fel cum trambulina este pe punctul de a vă propulsa, 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 dvs. potențială este legată de constanta de primăvară și Legea lui Hooke.
Legile mișcării lui Newton
Sari pe o trambulină este o modalitate excelentă de a ilustra toate cele trei Legi ale mișcării de la Newton. Prima lege, care prevede că un obiect își va continua mișcarea dacă nu este acționată de o forță exterioară, este ilustrat de faptul că nu te urci pe cer atunci când sări în sus și că nu zbori prin fundul trambulina când cobori. Gravitatea și arcurile trambulinei te mențin sări. A doua lege a lui Newton ilustrează modul în care viteza dvs. se schimbă cu ecuația de bază a lui F = ma, sau forța este egală cu masa înmulțită prin accelerație. Această ecuație simplă este utilizată pentru a găsi ecuațiile pentru energia cinetică, unde accelerația este pur și simplu gravitația. A treia lege a lui Newton prevede că pentru fiecare acțiune există o reacție egală cu opusă. Acest lucru este ilustrat de legea lui Hooke. Când arcurile sunt întinse prezintă o forță egală și opusă, comprimându-se înapoi în echilibru și propulsându-vă în aer.
