Ποιες δυνάμεις εμπλέκονται σε μια μπάλα που αναπήδησε;
1. Βαρύτητα:
- Η κύρια δύναμη που ενεργεί στην μπάλα καθ 'όλη τη διάρκεια της πτήσης της. Τραβήξει την μπάλα προς τα κάτω, προκαλώντας την επιτάχυνση προς το έδαφος.
2. Κανονική δύναμη:
- Όταν η μπάλα έρχεται σε επαφή με την επιφάνεια, η επιφάνεια ασκεί μια ανοδική δύναμη στην μπάλα, εμποδίζοντας την να περάσει. Αυτή η δύναμη είναι ίση και αντίθετη με τη δύναμη που ασκεί η μπάλα στην επιφάνεια.
3. Αντίσταση αέρα (μεταφορά):
- Αυτή η δύναμη αντιτίθεται στην κίνηση της μπάλας στον αέρα. Είναι ανάλογο με την ταχύτητα της μπάλας και αυξάνεται καθώς η μπάλα κινείται γρηγορότερα. Η αντίσταση του αέρα δρα προς την αντίθετη κατεύθυνση της κίνησης της μπάλας.
4. Ελαστική δύναμη:
- Όταν η μπάλα παραμορφώνεται κατά την πρόσκρουση, η εσωτερική δομή της αποθηκεύει ενέργεια. Αυτή η αποθηκευμένη ενέργεια απελευθερώνεται στη συνέχεια καθώς η μπάλα πηγαίνει πίσω στο αρχικό της σχήμα, προωθώντας την προς τα πάνω. Η ποσότητα της αποθηκευμένης ενέργειας, και επομένως η δύναμη, εξαρτάται από τις ιδιότητες υλικού της μπάλας (π.χ. ελαστικότητα).
5. Τριβή:
- Αυτή η δύναμη λειτουργεί μεταξύ της μπάλας και της επιφάνειας κατά τη διάρκεια της επαφής. Αντιτίθεται στην κίνηση της μπάλας και συμβάλλει στην απώλεια ενέργειας, μειώνοντας το ύψος αναπήδησης με κάθε αναπήδηση.
Πώς αλληλεπιδρούν αυτές οι δυνάμεις:
* Πριν από την αναπήδηση: Η βαρύτητα επιταχύνει την μπάλα προς τα κάτω. Η αντίσταση του αέρα επιβραδύνει ελαφρώς την μπάλα.
* Κατά τη διάρκεια της αναπήδησης: Η κανονική δύναμη από την επιφάνεια σταματά την προς τα κάτω κίνηση της μπάλας. Η μπάλα παραμορφώνεται, αποθηκεύοντας ενέργεια.
* Μετά την αναπήδηση: Η ελαστική δύναμη από την παραμόρφωση της μπάλας την ωθεί προς τα πάνω. Η βαρύτητα και η αντίσταση στον αέρα ενεργούν για να επιβραδύνουν την μπάλα κάτω, τελικά φέρνοντάς την πίσω στην επιφάνεια για μια άλλη αναπήδηση.
Βασικά σημεία:
* ανελαστικές συγκρούσεις: Μια αναπήδηση μπάλα είναι ένα παράδειγμα ανελαστικής σύγκρουσης. Αυτό σημαίνει ότι κάποια ενέργεια χάνεται με κάθε αναπήδηση, συνήθως λόγω τριβής και θερμότητας που παράγονται κατά τη διάρκεια της παραμόρφωσης.
* Παράγοντες που επηρεάζουν την αναπήδηση: Το ύψος της αναπήδησης εξαρτάται από παράγοντες όπως το υλικό της μπάλας, την αρχική ταχύτητά του και την επιφάνεια που αναπηδά. Μια τέλεια ελαστική μπάλα θα αναπηδούσε στο ίδιο ύψος επ 'αόριστον, αλλά τα υλικά πραγματικού κόσμου θα αντιμετωπίσουν την απώλεια ενέργειας.
