Ein Trampolin erscheint nicht mehr als ein einfacher Spaß, aber es ist eigentlich eine komplexe Anordnung der grundlegendsten Gesetze der Physik. Auf und ab zu springen ist ein klassisches Beispiel für die Erhaltung der Energie, vom Potenzial in kinetische. Es zeigt auch Hookes Gesetze und die Federkonstante. Darüber hinaus überprüft und illustriert es jedes der drei Newtonschen Bewegungsgesetze.
Kinetische Energie
Kinetische Energie wird erzeugt, wenn sich ein Objekt mit einer gewissen Masse mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt. Mit anderen Worten, alle beweglichen Objekte haben kinetische Energie. Die Formel für die kinetische Energie lautet wie folgt: KE = (1/2) mv ^ 2, wobei m die Masse und v die Geschwindigkeit ist. Wenn Sie auf ein Trampolin springen, hat Ihr Körper kinetische Energie, die sich mit der Zeit ändert. Wenn Sie auf und ab springen, nimmt Ihre kinetische Energie mit Ihrer Geschwindigkeit zu und ab. Ihre kinetische Energie ist am größten, kurz bevor Sie das Trampolin auf dem Weg nach unten treffen und wenn Sie die Trampolinoberfläche auf dem Weg nach oben verlassen. Ihre kinetische Energie ist 0, wenn Sie die Höhe Ihres Sprungs erreicht haben und beginnen, abzusteigen und wenn Sie auf dem Trampolin sind, um nach oben zu fahren.
Potenzielle Energie
Potentielle Energie ändert sich zusammen mit kinetischer Energie. Zu jeder Zeit ist Ihre Gesamtenergie gleich Ihrer potentiellen Energie plus Ihrer kinetischen Energie. Die potentielle Energie ist eine Funktion der Höhe und die Gleichung ist wie folgt: PE = mgh, wobei m die Masse ist, g ist die Schwerkraftkonstante und h ist die Höhe. Je höher du bist, desto mehr potentielle Energie hast du. Wenn Sie das Trampolin verlassen und sich nach oben bewegen, nimmt Ihre kinetische Energie ab, je höher Sie gehen. Mit anderen Worten, du bremst ab. Wenn Sie langsamer werden und an Höhe gewinnen, wird Ihre kinetische Energie in potentielle Energie umgewandelt. Genauso, wenn du fällst, sinkt deine Körpergröße, was deine potentielle Energie verringert. Dieser Energieverlust besteht, weil sich Ihre Energie von potentieller Energie in kinetische Energie ändert. Der Energietransfer ist ein klassisches Beispiel für die Erhaltung der Energie, die besagt, dass die Gesamtenergie über die Zeit konstant ist.
Hookes Gesetz
Hookes Gesetz befasst sich mit Federn und Gleichgewicht. Ein Trampolin ist im Grunde eine elastische Scheibe, die mit mehreren Federn verbunden ist. Wenn Sie auf dem Trampolin landen, dehnen sich die Federn und die Trampolinoberfläche aus, weil Ihr Körper darauf landet. Das Hookesche Gesetz besagt, dass die Federn funktionieren werden, um ins Gleichgewicht zurückzukehren. Mit anderen Worten, die Federn ziehen sich gegen das Gewicht Ihres Körpers zurück, wenn Sie landen. Die Stärke dieser Kraft ist gleich der, die Sie beim Landen auf das Trampolin ausüben. Das Hookesche Gesetz ist in der folgenden Gleichung angegeben: F = -kx wobei F die Kraft ist, k die Federkonstante ist und x die Verschiebung der Feder ist. Hookes Gesetz ist nur eine andere Form potentieller Energie. So wie das Trampolin dich gerade antreibt, ist deine kinetische Energie 0, aber deine potentielle Energie ist maximiert, obwohl du dich auf einer minimalen Höhe befindest. Das liegt daran, dass Ihre potentielle Energie mit der Federkonstanten und dem Hookeschen Gesetz zusammenhängt.
Newtons Bewegungsgesetze
Das Springen auf einem Trampolin ist eine hervorragende Möglichkeit, alle drei Newtonschen Bewegungsgesetze zu veranschaulichen. Das erste Gesetz, das besagt, dass ein Objekt seine Bewegung fortsetzen wird, wenn es nicht von einer äußeren Kraft beeinflusst wird, wird durch die Tatsache veranschaulicht, dass man nicht in den Himmel springt, wenn man hochspringt und nicht durch den Boden fliegt das Trampolin, wenn du herunterkommst. Die Schwerkraft und die Sprungfedern des Trampolins lassen Sie prallen. Newtons zweites Gesetz zeigt, wie sich Ihre Geschwindigkeit mit der Grundgleichung von F = ma oder Kraft gleich Masse multipliziert mit Beschleunigung ändert. Diese einfache Gleichung wird verwendet, um die Gleichungen für die kinetische Energie zu finden, wobei die Beschleunigung einfach die Schwerkraft ist. Newtons drittes Gesetz besagt, dass es für jede Handlung eine gleichartige Gegenreaktion gibt. Dies wird durch Hookes Gesetz veranschaulicht. Wenn die Federn gestreckt werden, zeigen sie eine gleiche und entgegengesetzte Kraft, die sich wieder ins Gleichgewicht zurückdrängt und Sie in die Luft treibt.
