科学项目
能量守恒演示
有没有注意到传统过山车从来没有去过首次高于山吗?过山车总是低于他们开始的地方结束,因为一个基本思想能量守恒能源永远不会创造或毁灭,它只改变形式。换句话说,你永远不会得到更多的能量比你开始。
在这个项目中,你将探索能量守恒。而不是建立一个过山车,你将使用一个简单的摆作为替身。为了测试你的直觉,你甚至会把鼻子的物理安全!
材料
- 保龄球、哑铃、混凝土块或其他大的质量,可以由一根绳子
- 绳子是强大到足以保持质量
- 平顶梁、树枝或其他足够坚固,可以同时支持绳子和质量
过程
- 安全地把绳子绑在平顶梁(或无论你使用);领带足够高所以绳子可以自由摆动不撞在地面上。
- 把另一端绑在质量。给它一些拖船确保很好和安全!
- 一把抓住质量,后退一步,直到你可以触摸质量你的鼻子,把绳子拉紧。
- 好玩的部分:质量的放手!不要把质量,只是让它去吧!
- 保持完全静止而质量波动,开始掉头转向你。你需要跳出方式了吗?再次触摸你的鼻子吗?大约有多接近了你的脸吗?
- 让它来回摇摆不定的六倍左右。注意关闭每次谈到你的脸。你注意到什么改变?距离你的脸保持不变吗?改变吗?
*注意:如果你真的不相信物理学,甚至取代自己身处一个花瓶,一本书,一堵墙。一旦你与别的试过几次,试着跳,看到如果你能让自己从畏惧!
结果
假设你不添加任何加速球和保持完全静止,质量不会触摸你的脸。每一次摇摆,它会变得更远,更远。最终,它会停止。
为什么?
当你释放的重量,它所有的能量的。具体地说,它的加载与能量的一种形式势能或储存能量。一旦你放手,重力把体重和势能转换成另一种类型叫做开始动能运动的能量。底部的秋千,所有潜在的能量完全转化成动能。爬上对方,回势能动能开始改变了。这一遍又一遍地重复:潜在的转向动力,动力转向的潜力。
但势能和动能之间的转换并不完美。从空气摩擦,绳子便偷了一些能量在每次的摇摆。能量进入加热起得稍微空气,绳子,支撑梁。当重回到你的脸,它有更少的能量比开始时,不能爬那么高。你的鼻子是绝对安全的!
这就是为什么不推开球是很重要的。当你这样做,你添加更多的能量来摆。如果你添加更多的能量比摩擦带走了,它可以爬高于起点和…不正常!
能量守恒也是为什么过山车不能高于他们的起点。被拖后第一个山,他们所有的能量要刚刚像之前的体重对你放手。每一座后,必须降低因为它没有足够的能量去更高。唯一的方法,就是把它另一个山又放手;同样的事情会发生如果你抓到mid-swing保龄球和把它恢复到你的鼻子。
要进一步
试着释放重量从不同高度,看看是否有任何影响。试着释放它推醒,看看happens-though测试不使用你的鼻子。把别的东西的方式可以很容易地打翻了而不破坏(一本书站在桌子的边缘,例如)。现在发生了什么?如果能量守恒是真的,能量从哪里来,让质量攀升?
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