Хотя падение мяча и подпрыгивание кажется обычным повседневным явлением, в этом сценарии задействованы многочисленные силы. Несколько разных проектов могут выявить происходящую передачу энергии или ускорение.
Передача энергии от кинетической к потенциальной и обратно
Когда упавший мяч сталкивается с землей, его кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию при сжатии мяча. Затем, когда упругость мяча заставляет его расширяться, потенциальная энергия преобразуется обратно в кинетическую энергию в форме шара, отскакивающего от земли. Чтобы увидеть эту передачу энергии, бросьте на землю несколько разных типов мячей с одной и той же высоты и посмотрите, как высоко отскакивает каждый из типов мячей. Определите, какие шары наиболее эффективно передают кинетическую энергию в потенциальную и обратно.
Двойное падение мяча
Энергия может передаваться от кинетической к потенциальной, а также может передаваться во время столкновения. Чтобы наблюдать за этой передачей энергии, сначала сбросьте баскетбольный мяч с заданной высоты, а затем измерьте, насколько высоко он отскакивает. Затем бросьте баскетбольный мяч с той же высоты, но на этот раз поместив мяч для ракетки прямо на него. Запишите высоту баскетбольного мяча на этом падении и сравните его с высотой, увиденной при первом падении.
Отслеживание ускорения упавшего мяча
После падения мяч будет ускоряться к земле, и вы можете отслеживать это ускорение с помощью видеокамеры и проектора. Начните с видеозаписи человека, бросающего мяч, и этот мяч ударяется о землю со скоростью около 60 кадров в секунду. Все действие должно происходить в одном кадре. Затем спроецируйте видео падающего шара на большой лист или несколько листов бумаги, приклеенных к стене. Затем нарисуйте падение мяча по одному кадру за раз. Должно быть очевидно, что мяч перемещается дальше от кадра к кадру, чем ближе он к земле.
Мысленный эксперимент Галилея
Известно, что Галилей продемонстрировал, что все объекты падают с одинаковой скоростью, сбросив два ядра разного веса с Пизанской башни. Он также предложил мысленный эксперимент, чтобы продемонстрировать ту же концепцию. Чтобы провести этот мысленный эксперимент, привяжите большой шар к меньшему. Бросьте оба мяча одновременно и посмотрите, сколько времени им понадобится, чтобы упасть на землю. Затем отсоедините два шара и снова бросьте их одновременно. Согласно Галилео, количество времени для "соединенного" падения и двух отдельных шаров должно быть одинаковым, поскольку ни один шар не тянул вверх или вниз по другому, пока два были прикреплены.