Některé věci neposkakují jako gumové míčky. Například knihy při pádu příliš neposkakují. Proč některé věci poskakují, zatímco jiné ne?
- newtonovská mechanika
- srážka
4,601 4 4 zlaté odznaky 24 24 stříbrných odznaků 37 37 bronzových odznaků
zeptal se 8. dubna 2018 v 10:12
627 1 1 5 zlatý odznak 5 5 stříbrných odznaků 5 XNUMX bronzových odznaků
6 odpovědi 6
Protože poskakování vyžaduje, aby byl objekt pružný – krátce poté, co se deformuje, by se měl jeho tvar vrátit do tvaru, který měl před deformací.
Aby předmět odskočil 1, sled událostí by byl následující:
- předmět se dotkne povrchu a má kinetickou energii $E$
- objekt se deformuje (nerozbije se, nerozbije, nevybuchne, nevzplane atd) a jeho kinetická energie se přemění na energii vnitřní.
- nedochází k žádné (nebo nevýznamné) ztrátě nově získané vnitřní energie, tj. žádná (nebo jen malá) její část není rozptýlena jako teplo, vibrace atd. (předpokládám, že by mohla existovat jiná forma rozptylu.)
Pokud projdou všechny výše uvedené kroky, objekt se musí „oddeformovat“ – vnitřní energie získaná deformací a neztracená v kroku 3 se přemění zpět na kinetickou energii. Nyní má svou kinetickou energii zpět, a tak má rychlost, aby mohla znovu stoupat.
Aby se objekt odrazil, musí „projít“ všechny výše uvedené kroky.
Jinými slovy,, předměty poskakují, pokud dojde k deformaci a je to elastický, není plastický ani viskózní a většina elastické potenciální energie je realizována do zrychlení celého objektu v opačném směru.
Podívejme se na tři různé předměty – gumovou kouli, plastelínovou kouli a knihu a uvidíme, jak se chovají.
Každý z nich může projít prvním krokem, protože má rychlost. Teď padnou na zem.
Koule projdou druhým krokem, oni deformovat v jiné míře. Kniha primárně nedokáže odrazit, protože její tvar upřednostňuje jiné způsoby šíření energie – rozptyl prostřednictvím vibrací. Kniha tedy již není uchazečem.
Co takhle třetí krok? Plastelínová koule selže — její získaná vnitřní energie byla většinou ztracena, protože byla přeměněna na tepelnou energii.
Takže ze tří předmětů bude odrážet pouze gumový míček.
Jako další příklad můžete zvážit třetí, ocelovou kouli (tady ji nekreslím :). Určitě by se deformoval méně než gumový míček, ale stále by skákal docela dobře. 2
1 – Tato odpověď zvažuje systém, kde se povrch podlahy sám nedeformuje. Pokud je místo podlahy trampolína a předmět se na ni nebude držet, jakmile na ni spadne, odrazí se zpět. Pokud je místo tvrdého povrchu písek, jakýkoli předmět padající do písku se bude chovat jako předmět, který spadne na tvrdý povrch a neprojde 3. krokem
odpověděl 8. 2018. 11 v 36:XNUMX
1,988 15 15 stříbrných odznaků 17 17 bronzových odznaků
$begingroup$ Komentáře nejsou pro delší diskusi; tato konverzace byla přesunuta do chatu. $endgroup$
Dubna 8, v 2018 19: 25
$begingroup$
Kromě vynikajících odpovědí Nicaela a Dzurise jsem si myslel, že stojí za to jít podrobněji proč některé elastické předměty neposkakují v místě, kde to dělají gumové míčky. Všimněte si, že všechny úvahy jsou zde poměrně symetrické: Často můžete vyměnit „podlahu“ a „kouli“, nebo uvažovat o dvou míčích. Kterému z nich hrozí plastická deformace, je zaměnitelné; oba musí projít výhradně elastickou deformací.
Dobrým příkladem jsou ocelové kuličky. Sledování Newton’s Cradle jasně ukazuje, že ocel je – poněkud kontraintuitivně – elastická; při každém odrazu se ztrácí velmi málo energie. Ocelové míčky se však špatně odrážejí na místech, kde to dělají super míčky nebo pingpongové míčky, například na asfaltu nebo na dřevěné podlaze vašeho obývacího pokoje.
Důvodem je, že «koeficient pružnosti» oceli je velmi vysoký, což znamená, že k její elastické deformaci potřebujete velkou sílu. Dlouho předtím, než je dosaženo síly, která by smysluplně deformovala ocel, máte v tvrdém dřevě nebo v asfaltu trvalou promáčklinu: energie míče byla využita k poškození podlahy namísto elastického stlačení míče. Je důležité, aby masivní ocelová koule byla těžká a generovala velké síly, které poškozují půdu. Myslel bych si (ačkoli jsem to nikdy nezkusil), že masivní hliníková koule by odrážela povrchy jako beton, kde by ocelová koule ne, jen proto, že generované síly tolik nepoškozují zem.
Obecně bude míč poskakovat, pokud je materiál elastický a pokud síly působící na povrch země zůstanou menší, než je potřeba k plastické deformaci – tj. poškození – země. To je ovlivněno následujícími faktory (kromě elastického míče):
- Nízký koeficient pružnosti míče (tj. „měkký“ míč), čímž se zvětší dopadová plocha a tím se sníží síla na plochu na zemi.
- Nízká hustota (pingpongový míček se bude odrážet od mnoha povrchů, kam se ani super míček nedostane), což opět vede k nižším celkovým nárazovým silám.
- Tvrdý povrch podlahy, dostatečně tvrdý, aby vydržel nárazové síly: Malá ocelová kulička se může odrazit od mramorové nebo žulové podlahy, ale ne od křídy.
- Nízká nárazová rychlost. Ocelová koule se může účinně odrazit od mramorového povrchu, když spadne z několika stop, ale ne, když na ni střílíte z pistole.
BC 10 Science Grade 10 (březen 2018) Velký nápad: Energie se šetří a její přeměna může ovlivnit živé věci a životní prostředí.
NL 11 Fyzika 2204 (2018) Lekce 3: Práce a energie
NU 11 Science 24 (Alberta, 2003, aktualizováno 2014) Jednotka B: Porozumění společným systémům přeměny energie
ON 11 Fyzika, Grade 11, University (SPH3U) Obor D: Energie a společnost
ON 12 Physics, Grade 12, College (SPH4C) Obor E: Energetické transformace
ON 12 Science, Grade 12, Workplace (SNC4E) Obor E: Elektřina doma a v práci
QC Sec IV Aplikovaná věda a technologie Svět materiálů
QC Sec IV Environmentální věda a technologie Svět materiálů
QC Sec IV Věda a životní prostředí Materiální svět
YT 10 Science Grade 10 (Britská Kolumbie, červen 2016) Velký nápad: Energie se šetří a její přeměna může ovlivnit živé věci a životní prostředí.
NT 9 Věda o znalostech a zaměstnatelnosti 9 (Alberta, Revize 2009) Jednotka D: Elektrické principy a technologie
NT 11 Science 24 (Alberta, 2003, Aktualizováno 2014) Jednotka B: Porozumění společným systémům přeměny energie
BC 4 Science Grade 4 (červen 2016) Velká myšlenka: Energii lze transformovat.
NU 1 K-6 Science and Technology Curriculum (NWT, 2004) Energie a kontrola: Energie v našich životech
NU 5 K-6 Science and Technology Curriculum (NWT, 2004) Energie a řízení: Zachování energie
QC Elementary Cycle 2 Science and Technology, Elementary Earth and Space
QC Elementary Cycle 3 Science and Technology, Elementary Material World
YT 4 Science Grade 4 (Britská Kolumbie, červen 2016) Velký nápad: Energii lze transformovat.
ON 1 Science and Technology, Grades 1 (2022) Větve C: Energie v našich životech
ON 5 Science and Technology, Grade 5 (2022) Okruh E: Ochrana energie a zdrojů
NT 1 K-6 Science and Technology Curriculum (NWT, 2004) Energie a kontrola: Energie v našich životech
NT 5 K-6 Science and Technology Curriculum (NWT, 2004) Energie a řízení: Zachování energie
ON 1 Science and Technology, Grades 1 (2022) Věta A: STEM Skills and Connections
AB 1 Science 1 (2023) Vědecké metody: Zkoumání fyzického světa je vylepšeno použitím vědeckých metod, které se pokoušejí odstranit lidské předsudky a zvýšit objektivitu.
Sdílet na: facebook X/Twitter LinkedIn Pinterest
Kuličky jdou nahoru a dolů. Ale co dělá dobrý míč? Zjistěte průzkumem, které materiály odskakují.
Co budete potřebovat
- Různé kulaté předměty (jablka, pomeranče, koule příze, srolované ponožky atd.)
- Různé druhy míčků, které mohou odrážet
Bezpečnost především!
Vyvarujte se výběru malých předmětů, které by mohly představovat nebezpečí udušení.
Co dělat,
- Prohlédněte si všechny předměty a předpovězte, které z nich se odrazí
- Odrazte každý předmět a roztřiďte je na 2 hromádky – předměty, které se odrážejí, a předměty, které se neodrážejí.
objev
Co se děje?
Míče odskakují díky elasticitě materiálu, ze kterého jsou vyrobeny. Nejlepší materiály pro skákání jsou ty, které se dokážou natáhnout jako gumička a pak se rychle a snadno vrátí do původního tvaru. Některé materiály, jako je pryž, jsou velmi elastické, a proto snadno odskakují.
Když míč narazí na tvrdý povrch, změní se jeho tvar. Má tendenci se zplošťovat nebo deformovat. Toto zploštění se děje pouze na zlomek sekundy a poté se koule vrátí do svého původního tvaru. Toto zploštění se děje příliš rychle, než aby to naše oči viděly.
Když se míč zploští, získá energii. Když se míč vrátí do svého původního tvaru, tato energie způsobí, že míček odskočí nahoru, opačným směrem, než byl původní pádový pohyb. Když míček skáče, ztrácí energii a bude postupně zpomalovat a nakonec se zastaví.
Proč tě to zajímá?
Elasticita je velmi důležitou vlastností mnoha materiálů, předmětů a věcí, které používáme každý den. Například některé oděvy mohou mít elastický pas, takže lépe sedí. Svaly v našem těle mají také speciální elastické vlastnosti, které nám umožňují provádět různé činnosti a ohýbat naše těla různými způsoby. Bez elasticity možná nebudeme schopni používat nebo dělat věci, které nás denně baví.
Zkoumejte dále
- Znovu odrazte své předměty a zkuste odpovědět na následující otázky:
- Odskakují některé materiály déle než jiné?
- Který z vašich materiálů se odráží nejvíce?
- Co se stane, když se pokusíte předměty odrazit na různých površích?
Chcete-li toto téma dále prozkoumat, podívejte se na tyto zdroje Let’s Talk Science:
- Bouncing Objects (Picture Collection) — 10 obrázků některých sférických objektů, jako jsou golfové míčky a tenisové míčky, které jsou vyrobeny z různých materiálů a používané pro specifické účely
- Předměty, které odrážejí (lekce) — Studenti vyvíjejí a používají srovnávání a kontrastování, pozorování a předpovídání při zkoumání vlastností známých předmětů a materiálů.
Co se děje?
Míče odskakují díky elasticitě materiálu, ze kterého jsou vyrobeny. Nejlepší materiály pro skákání jsou ty, které se dokážou natáhnout jako gumička a pak se rychle a snadno vrátí do původního tvaru. Některé materiály, jako je pryž, jsou velmi elastické, a proto snadno odskakují.
Když míč narazí na tvrdý povrch, změní se jeho tvar. Má tendenci se zplošťovat nebo deformovat. Toto zploštění se děje pouze na zlomek sekundy a poté se koule vrátí do svého původního tvaru. Toto zploštění se děje příliš rychle, než aby to naše oči viděly.
Když se míč zploští, získá energii. Když se míč vrátí do svého původního tvaru, tato energie způsobí, že míček odskočí nahoru, opačným směrem, než byl původní pádový pohyb. Když míček skáče, ztrácí energii a bude postupně zpomalovat a nakonec se zastaví.
Proč tě to zajímá?
Elasticita je velmi důležitou vlastností mnoha materiálů, předmětů a věcí, které používáme každý den. Například některé oděvy mohou mít elastický pas, takže lépe sedí. Svaly v našem těle mají také speciální elastické vlastnosti, které nám umožňují provádět různé činnosti a ohýbat naše těla různými způsoby. Bez elasticity možná nebudeme schopni používat nebo dělat věci, které nás denně baví.
Zkoumejte dále
- Znovu odrazte své předměty a zkuste odpovědět na následující otázky:
- Odskakují některé materiály déle než jiné?
- Který z vašich materiálů se odráží nejvíce?
- Co se stane, když se pokusíte předměty odrazit na různých površích?
Chcete-li toto téma dále prozkoumat, podívejte se na tyto zdroje Let’s Talk Science:
- Bouncing Objects (Picture Collection) — 10 obrázků některých sférických objektů, jako jsou golfové míčky a tenisové míčky, které jsou vyrobeny z různých materiálů a používané pro specifické účely
- Předměty, které odrážejí (lekce) — Studenti vyvíjejí a používají srovnávání a kontrastování, pozorování a předpovídání při zkoumání vlastností známých předmětů a materiálů.
