Un trampolino non appare altro che un semplice divertimento, ma in realtà è una complessa serie di leggi fondamentali della fisica. Saltare su e giù è un classico esempio di conservazione dell'energia, dal potenziale al cinetico. Mostra anche le leggi di Hooke e la costante di primavera. Inoltre, verifica e illustra ciascuna delle tre leggi del moto di Newton.
Energia cinetica
L'energia cinetica viene creata quando un oggetto con una certa quantità di massa si muove con una data velocità. In altre parole, tutti gli oggetti in movimento hanno energia cinetica. La formula per l'energia cinetica è la seguente: KE = (1/2) mv ^ 2, dove m è massa e v è velocità. Quando salti su un trampolino, il tuo corpo ha energia cinetica che cambia nel tempo. Mentre salti su e giù, la tua energia cinetica aumenta e diminuisce con la tua velocità. La tua energia cinetica è massima, appena prima di colpire il trampolino mentre scendi e quando lasci la superficie del trampolino mentre sali. La tua energia cinetica è 0 quando raggiungi l'altezza del tuo salto e inizi a scendere e quando sei sul trampolino, che sta per spingere verso l'alto.
Energia potenziale
Potenziali cambiamenti di energia insieme all'energia cinetica. In qualsiasi momento, la tua energia totale è uguale alla tua energia potenziale più la tua energia cinetica. L'energia potenziale è una funzione dell'altezza e l'equazione è la seguente: PE = mgh dove m è massa, g è la costante di gravità e h è altezza. Più alto sei, più energia potenziale hai. Mentre lasci il trampolino e inizi a viaggiare verso l'alto, la tua energia cinetica diminuisce più in alto vai su. In altre parole, rallenti. Mentre rallenti e guadagni altezza, l'energia cinetica viene trasferita in energia potenziale. Allo stesso modo, mentre cadi, la tua altezza diminuisce, il che diminuisce la tua energia potenziale. Questa riduzione di energia esiste perché la tua energia sta cambiando da energia potenziale a energia cinetica. Il trasferimento di energia è un classico esempio di conservazione dell'energia, che afferma che l'energia totale è costante nel tempo.
Legge di Hooke
La legge di Hooke si occupa di molle ed equilibrio. Un trampolino è fondamentalmente un disco elastico che è collegato a diverse molle. Mentre atterri sul trampolino, le molle e la superficie del trampolino si allungano a causa della forza del tuo corpo che vi atterra. La legge di Hooke afferma che le molle funzioneranno per tornare all'equilibrio. In altre parole, le molle si tireranno indietro contro il peso del tuo corpo mentre atterri. L'entità di questa forza è uguale a quella che eserciti sul trampolino quando atterri. La legge di Hooke è dichiarata nella seguente equazione: F = -kx dove F è forza, k è la costante della molla e x è lo spostamento della molla. La legge di Hooke è semplicemente un'altra forma di energia potenziale. Proprio mentre il trampolino sta per spingerti in alto, la tua energia cinetica è 0 ma la tua energia potenziale è massimizzata, anche se sei ad un'altezza minima. Questo perché la tua energia potenziale è correlata alla costante di primavera e alla Legge di Hooke.
Newton's Laws of Motion
Saltare su un trampolino è un modo eccellente per illustrare tutte e tre le leggi del movimento di Newton. La prima legge, che stabilisce che un oggetto continuerà il suo movimento a meno che non venga agito da una forza esterna, è illustrata dal fatto che non salti in cielo quando salti in alto e che non voli attraverso il fondo di il trampolino quando scendi. La gravità e le molle del trampolino ti fanno rimbalzare. La seconda legge di Newton illustra come la tua velocità cambi con l'equazione di base di F = ma, o la forza è uguale alla massa moltiplicata per l'accelerazione. Questa semplice equazione viene utilizzata per trovare le equazioni per l'energia cinetica, dove l'accelerazione è semplicemente la gravità. La terza legge di Newton afferma che per ogni azione esiste una reazione opposta. Questo è illustrato dalla legge di Hooke. Quando le molle sono allungate, esibiscono una forza uguale e opposta, comprimendosi nuovamente in equilibrio e spingendoti in aria.
