ボールを落とし、バウンドさせることは日常茶飯事のように思えますが、このシナリオでは多くの力が働いています。 いくつかの異なるプロジェクトは、起こっているエネルギーまたは加速の伝達を明らかにすることができます。
運動エネルギーからポテンシャルへ、そしてまた元へのエネルギー伝達
ドロップされたボールが地面に衝突すると、ボールが圧縮されるときにその運動エネルギーが位置エネルギーに変換されます。 次に、ボールの弾性によってボールが膨張すると、位置エネルギーは、ボールが地面から跳ね返る形で運動エネルギーに変換されます。 このエネルギーの移動を確認するには、いくつかの異なるタイプのボールを同じ高さから地面に落とし、各タイプのボールがどれだけ高く跳ね返るかを確認します。 運動エネルギーを位置エネルギーに伝達し、また元に戻すのに最も効率的なボールを決定します。
ダブルボールドロップ
エネルギーは運動エネルギーからポテンシャルエネルギーに移動することができ、衝突の過程で移動することもできます。 このエネルギーの移動を観察するには、まずバスケットボールを所定の高さから落とし、次にそれがどれだけ高く跳ね返るかを測定します。 次に、同じ高さからバスケットボールを落としますが、今回はラケットボールをその上に直接置きます。 このドロップのバスケットボールの高さを記録し、最初のドロップで見られる高さと比較します。
ドロップボールの加速度の追跡
ボールは落下後、地面に向かって加速します。この加速は、ビデオカメラとプロジェクターを使用して追跡できます。 ボールを落とし、そのボールが毎秒約60フレームの速度で地面に当たる様子をビデオで録画することから始めます。 すべてのアクションは同じフレームで実行する必要があります。 次に、落下するボールのビデオを、壁にテープで貼り付けられた大きなシートまたは複数の紙に投影します。 次に、ボールの落下を一度に1フレームずつプロットします。 ボールがフレームからフレームへと移動し、地面に近づくことは明らかです。
ガリレオ思考実験
ガリレオは、ピサの斜塔から重量の異なる2つの砲弾を落とすことで、すべての物体が同じ速度で落下することを有名に示しました。 彼はまた、同じ概念を実証するための思考実験を提案しました。 この思考実験を行うには、大きなボールを小さなボールに結びます。 両方のボールを同時に落とし、地面に着くまでにかかる時間を確認します。 次に、2つのボールを外し、もう一度同時にドロップします。 ガリレオによれば、「結合された」ドロップと2つの個別のボールの時間は同じである必要があります。これは、2つのボールが取り付けられている間、どちらのボールももう一方のボールを引き上げたり下げたりしなかったためです。