Ένα τραμπολίνο δεν φαίνεται παρά απλή διασκέδαση, αλλά είναι μια πολύπλοκη σειρά από τους πιο βασικούς νόμους της φυσικής. Το άλμα πάνω και κάτω είναι ένα κλασικό παράδειγμα της διατήρησης της ενέργειας, από το δυναμικό σε κινητική. Παρουσιάζει επίσης τους νόμους του Hooke και τη σταθερή άνοιξη. Επιπλέον, επαληθεύει και απεικονίζει τους τρεις νόμους κίνησης του Νεύτωνα.
Βίντεο της Ημέρας
Κινητική ενέργεια
Η κινητική ενέργεια δημιουργείται όταν ένα αντικείμενο με κάποια ποσότητα μάζας κινείται με μια δεδομένη ταχύτητα. Με άλλα λόγια, όλα τα κινούμενα αντικείμενα έχουν κινητική ενέργεια. Ο τύπος για την κινητική ενέργεια έχει ως εξής: KE = (1/2) mv ^ 2, όπου m είναι μάζα και v είναι η ταχύτητα. Όταν άλμα σε ένα τραμπολίνο, το σώμα σας έχει κινητική ενέργεια που αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Καθώς ανεβαίνετε πάνω και κάτω, η κινητική σας ενέργεια αυξάνεται και μειώνεται με την ταχύτητά σας. Η κινητική σας ενέργεια είναι μεγαλύτερη, λίγο προτού να χτυπήσετε το τραμπολίνο στην κατεύθυνση προς τα κάτω και όταν αφήσετε την επιφάνεια του τραμπολίνας προς τα πάνω. Η κινητική σας ενέργεια είναι 0 όταν φτάσετε στο ύψος του άλματός σας και αρχίσετε να κατεβαίνετε και όταν βρίσκεστε στο τραμπολίνο, που πρόκειται να ωθήσει προς τα πάνω.
Δυνητική ενέργεια
Πιθανές αλλαγές ενέργειας μαζί με την κινητική ενέργεια. Ανά πάσα στιγμή, η συνολική σας ενέργεια είναι ίση με τη δυνητική σας ενέργεια και τη κινητική σας ενέργεια. Η δυνητική ενέργεια είναι συνάρτηση του ύψους και η εξίσωση είναι η εξής: PE = mgh όπου m είναι η μάζα, g είναι η σταθερά βαρύτητας και h είναι ύψος. Όσο υψηλότερη είστε η πιο δυναμική ενέργεια που έχετε. Καθώς φεύγετε από το τραμπολίνο και αρχίζετε να ταξιδεύετε προς τα πάνω, η κινητική σας ενέργεια μειώνεται τόσο ψηλότερα. Με άλλα λόγια, επιβραδύνετε. Καθώς επιβραδύνετε και κερδίζετε το ύψος, η κινητική σας ενέργεια μεταφέρεται σε δυνητική ενέργεια. Ομοίως, καθώς πέφτετε, το ύψος σας μειώνεται και αυτό μειώνει τη δυνητική σας ενέργεια. Αυτή η μείωση ενέργειας υπάρχει επειδή η ενέργεια σας μεταβάλλεται από τη δυνητική ενέργεια στην κινητική ενέργεια. Η μεταφορά ενέργειας είναι ένα κλασικό παράδειγμα της διατήρησης της ενέργειας, που δηλώνει ότι η συνολική ενέργεια είναι σταθερή με την πάροδο του χρόνου.
Νόμος του Hooke
Ο νόμος του Hooke ασχολείται με τις πηγές και την ισορροπία. Ένα τραμπολίνο είναι βασικά ένας ελαστικός δίσκος που συνδέεται με διάφορα ελατήρια. Καθώς προσγειώνετε στο τραμπολίνο, τα ελατήρια και η επιφάνεια του τραμπολίνας απλώνεται ως αποτέλεσμα της δύναμης του σώματός σας που προσγειώνεται πάνω του. Ο νόμος του Hooke δηλώνει ότι οι πηγές θα λειτουργήσουν για να επιστρέψουν στην ισορροπία. Με άλλα λόγια, οι πηγές θα τραβήξουν πίσω από το βάρος του σώματός σας καθώς θα προσγειωθείτε. Το μέγεθος αυτής της δύναμης είναι ίσο με αυτό που ασκείτε στο τραμπολίνο όταν προσγειωθείτε. Ο νόμος του Hooke δηλώνεται στην ακόλουθη εξίσωση: F = -kx όπου F είναι δύναμη, k είναι η σταθερά ελατηρίου και x είναι η μετατόπιση του ελατηρίου.Ο νόμος του Hooke είναι απλώς μια άλλη μορφή δυνητικής ενέργειας. Ακριβώς όπως το τραμπολίνο πρόκειται να σας προωθήσει, η κινητική σας ενέργεια είναι 0 αλλά η μέγιστη δυνατή ενέργεια σας, αν και είστε σε ελάχιστο ύψος. Αυτό συμβαίνει επειδή η δυνητική σας ενέργεια σχετίζεται με την ανοιξιάτικη σταθερά και το νόμο του Hooke.
Νόμοι κίνησης του Νεύτωνα
Το άλμα σε ένα τραμπολίνο είναι ένας εξαιρετικός τρόπος για να επεξηγήσουμε και τους τρεις νόμους κίνησης του Νεύτωνα. Ο πρώτος νόμος, ο οποίος δηλώνει ότι ένα αντικείμενο θα συνεχίσει την κίνηση του εκτός αν ενεργήσει από μια εξωτερική δύναμη, αποδεικνύεται από το γεγονός ότι δεν ανεβαίνεις στον ουρανό όταν πηδάς και ότι δεν πετάς μέσα από το κάτω μέρος το τραμπολίνο όταν κατεβείτε. Η βαρύτητα και οι πηγές του τραμπολίού σας κρατούν γερά. Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα δείχνει πώς η ταχύτητά σας αλλάζει με τη βασική εξίσωση F = ma, ή η δύναμη ισούται με τη μάζα πολλαπλασιασμένη με την επιτάχυνση. Αυτή η απλή εξίσωση χρησιμοποιείται για να βρει τις εξισώσεις για την κινητική ενέργεια, όπου η επιτάχυνση είναι απλώς η βαρύτητα. Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα δηλώνει ότι για κάθε δράση υπάρχει μια ίση αντίθετη αντίδραση. Αυτό φαίνεται από τον νόμο του Hooke. Όταν τα ελατήρια είναι τεντωμένα, εμφανίζουν μια ίση και αντίθετη δύναμη, συμπιέζοντας πίσω στην ισορροπία και προωθώντας τον στον αέρα.
