Ein Trampolin scheint nichts weiter als ein Spaß zu sein, aber es ist eine komplexe Zusammenstellung der grundlegendsten Gesetze der Physik. Das Hoch- und Runterspringen ist ein klassisches Beispiel für die Erhaltung der Energie, vom Potential in die Kinetik. Es zeigt auch Hookes Gesetze und die Frühlingskonstante. Darüber hinaus werden die drei Newtonschen Bewegungsgesetze überprüft und veranschaulicht.
Kinetische Energie
Kinetische Energie entsteht, wenn sich ein Objekt mit einer gewissen Masse mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt. Mit anderen Worten, alle sich bewegenden Objekte haben kinetische Energie. Die Formel für kinetische Energie lautet wie folgt: KE = (1/2) mv ^ 2, wobei m Masse und v Geschwindigkeit ist. Wenn Sie auf ein Trampolin springen, hat Ihr Körper kinetische Energie, die sich im Laufe der Zeit ändert. Während Sie auf und ab springen, nimmt Ihre kinetische Energie mit Ihrer Geschwindigkeit zu und ab. Ihre kinetische Energie ist am größten, kurz bevor Sie auf dem Weg nach unten auf das Trampolin schlagen und wenn Sie die Trampolinoberfläche auf dem Weg nach oben verlassen. Deine kinetische Energie ist 0, wenn du die Höhe deines Sprunges erreichst und anfängst abzusteigen und wenn du auf dem Trampolin bist, dich aufwärts zu bewegen.
Potenzielle Energie
Potentielle Energie ändert sich zusammen mit kinetischer Energie. Zu jeder Zeit entspricht Ihre Gesamtenergie Ihrer potentiellen Energie plus Ihrer kinetischen Energie. Die potentielle Energie ist eine Funktion der Höhe und die Gleichung lautet wie folgt: PE = mgh wobei m die Masse ist, g die Schwerkraftkonstante ist und h die Höhe ist. Je höher du bist, desto mehr potentielle Energie hast du. Wenn Sie das Trampolin verlassen und sich aufwärts bewegen, nimmt Ihre kinetische Energie ab, je höher Sie steigen. Mit anderen Worten, Sie werden langsamer. Wenn Sie langsamer werden und an Höhe gewinnen, wird Ihre kinetische Energie in potentielle Energie umgewandelt. Ebenso nimmt Ihre Körpergröße beim Fallen ab, was Ihre potenzielle Energie verringert. Diese Energieverringerung besteht, weil sich Ihre Energie von potentieller Energie in kinetische Energie ändert. Die Energieübertragung ist ein klassisches Beispiel für die Energieeinsparung, bei der die Gesamtenergie über die Zeit konstant bleibt.
Hookes Gesetz
Das Hookesche 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 aufgrund der Kraft, mit der Ihr Körper darauf landet. Hookes Gesetz besagt, dass die Federn arbeiten, um zum Gleichgewicht zurückzukehren. Mit anderen Worten, die Federn ziehen sich beim Landen gegen das Gewicht Ihres Körpers zurück. Die Stärke dieser Kraft entspricht 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. Das Hookesche Gesetz ist nur eine andere Form potentieller Energie. Gerade als das Trampolin Sie vorantreibt, beträgt Ihre kinetische Energie 0, aber Ihre potentielle Energie wird maximiert, obwohl Sie sich auf einer minimalen Höhe befinden. Dies liegt daran, dass Ihre potenzielle Energie mit der Federkonstante 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 fortsetzt, wenn es nicht von einer äußeren Kraft beaufschlagt wird, wird durch die Tatsache veranschaulicht, dass Sie beim Hochspringen nicht in den Himmel aufsteigen und nicht durch den Boden von fliegen das Trampolin, wenn Sie herunterkommen. Die Schwerkraft und die Federn des Trampolins halten Sie auf Trab. Newtons zweiter Hauptsatz 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 gleich entgegengesetzte Reaktion gibt. Dies wird durch das Hookesche Gesetz veranschaulicht. Wenn die Federn gespannt sind, wirken sie gleich stark und entgegengesetzt, drücken sich wieder ins Gleichgewicht und treiben Sie in die Luft.
