Trampolína se objevuje pouze jako jednoduchá zábava, ale je to vlastně složitá řada nejzákladnějších zákonů fyziky. Skákání nahoru a dolů je klasickým příkladem zachování energie, od potenciálu k kinetice. Představuje také Hookove zákony a jarní konstantu. Dále ověřuje a ilustruje každý z Newtonových tří zákonů pohybu.
Video dne
Kinetická energie
Kinetická energie se vytváří, když se objekt s určitým množstvím hmoty pohybuje s danou rychlostí. Jinými slovy, všechny pohyblivé objekty mají kinetickou energii. Vzorec pro kinetickou energii je následující: KE = (1/2) mv ^ 2, kde m je hmotnost a v je rychlost. Když skočíte na trampolínu, má vaše tělo kinetickou energii, která se mění v průběhu času. Jak vyskočí nahoru a dolů, vaše kinetická energie se zvyšuje a snižuje s vaší rychlosti. Vaše kinetická energie je největší, těsně předtím, než narazíte na trampolínu na cestě dolů a když opustíte trampolínovou plochu na cestě nahoru. Vaše kinetická energie je 0, když se dostanete do výšky vašeho skoku a začnete sestupovat a když jste na trampolíně, která se bude hýbat nahoru.
Potenciální energie
Potenciální změny energie spolu s kinetickou energií. Kdykoli se vaše celková energie rovná potenciální energii plus vaší kinetické energii. Potenciální energie je funkce výšky a rovnice je následující: PE = mgh kde m je hmotnost, g je gravitační konstanta a h je výška. Čím vyšší jste, tím větší potenciální energie máte. Jakmile opustíte trampolínu a začnete cestovat vzhůru, vaše kinetická energie klesá tím, že vyvyšujete. Jinými slovy zpomalíte. Jak zpomalíte a získáte výšku, vaše kinetická energie se přenáší do potenciální energie. Stejně tak, jak padnete, vaše výška klesá, což snižuje potenciální energii. Tento pokles energie existuje, protože se vaše energie mění z potenciální energie na kinetickou energii. Přenos energie je klasickým příkladem zachování energie, který uvádí, že celková energie je konstantní v průběhu času.
Hookův zákon
Hookův zákon se zabývá prameny a rovnováhou. Trampolína je v podstatě elastický disk, který je spojen s několika pružinami. Když přistáváte na trampolíně, pružiny a povrch trampolíny se táhnou v důsledku síly vašeho těla, které přistává na něm. Hookův zákon uvádí, že prameny se budou snažit vrátit se k rovnováze. Jinými slovy, prameny se budou opírat o váhu vašeho těla, jakmile přistanete. Velikost této síly je stejná, jakou vyvíjíte na trampolíně, když přistanete. Hookův zákon je uveden v následující rovnici: F = -kx kde F je síla, k je konstanta pružiny a x je posunutí pružiny.Hookův zákon je jen další formou potenciální energie. Stejně jako trampolína se chystá vás pohánět, vaše kinetická energie je 0, ale vaše potenciální energie je maximalizována, přestože jste v minimální výšce. Je to proto, že vaše potenciální energie souvisí s jarní konstantou a Hookovým zákonem.
Newtonovy zákony pohybu
Jumping na trampolíně je vynikajícím způsobem, jak ilustrovat všechny tři Newtonovy zákony pohybu. První zákon, který říká, že objekt bude pokračovat ve svém pohybu, pokud nepůsobí na jeho vnější sílu, je ilustrován skutečností, že když se vyskočíte do nebe, nebudete stoupat a nebudeme letět skrz dno trampolína při sestupu. Gravitace a prameny trampolíny vás udrží. Druhý zákon Newtonu ukazuje, jak se vaše rychlost mění se základní rovnicí F = ma, nebo síla se rovná hmotnosti vynásobené akcelerací. Tato jednoduchá rovnice se používá k nalezení rovnic pro kinetickou energii, kde zrychlení je prostě gravitace. Newtonův třetí zákon uvádí, že pro každou akci je stejná opačná reakce. To je doloženo Hookovým zákonem. Když jsou pružiny natáhnuty, vykazují stejnou a protilehlou sílu, kompresují zpět do rovnováhy a pohánějí vás ve vzduchu.
