关键概念
物理学
形变
势能
动能
引言
你是否曾好奇过球弹跳背后的秘密?然而,观察这些弹跳可能很困难!弹跳通常发生得太快,以至于无法精确地看到球撞击和从表面弹开时究竟发生了什么。在这个实验中,你将通过实时慢动作观看球的弹跳方式!
背景
这个实验完全关于能量的两种形式:势能和动能。如果某物具有势能,则它具有储存的能量。当你抬起一个物体——例如一个水气球——对抗重力时,该物体现在具有等于提升它所做功的势能。当你扔下同一个物体时,势能就会变成动能。动能是运动的能量:水气球的坠落运动、橡胶的拉伸或橡胶弹回其原始形状。弹跳是能量从势能变为动能再变回势能的练习。
你将通过慢动作观看球的弹跳方式。慢动作弹跳的球将是一个超强的水气球。
材料
至少四个圆形气球(适合装水)
食用油(你只需要一点点来制作超强水气球。)
水(用于填充水气球)
可以弄湿的光滑室外表面(例如人行道或车道)
可选:摄像机或具有视频功能的设备和助手
准备
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
将食用油涂抹在一个圆形气球的外部。你认为这为什么重要?
将这个涂油的气球插入第二个圆形气球内。
向内层气球注水,然后将两个气球都打结。
如果你愿意,现在就为活动准备额外的“超强”水气球,以防第一个破裂。
步骤
准备好将你的超强水气球掉落到光滑的表面上,方法是将其举起并举到表面上方。你期望看到气球掉落时会发生什么?撞击表面时呢?
准备好密切关注发生的事情,然后扔下水气球。你注意到球落下时发生了什么吗?撞击表面时发生了什么?撞击表面后发生了什么?
重复此活动几次,并仔细观察水气球底部与表面接触时以及弹回上方时的状况。你认为这为什么会发生?
额外内容: 如果你想更详细地了解弹跳的动态,请让助手使用摄像机或智能手机在表面水平拍摄气球的弹跳。(这可能需要弯腰!)你甚至可以以更慢的慢动作播放该视频来研究运动。你在视频中注意到之前错过的任何不同的东西吗?
[中断]
观察与结果
水气球在掉落时是否保持圆形,但在撞击地面时被压扁?当它从表面弹起时,它是否又弹回圆形?
当你举起水气球时,你正在赋予它势能——“势”指的是可能发生的事情。(例如,你有可能成为一名物理学家。)如果某物具有势能,则它具有储存起来的能量。当你扔下水气球时,势能就会变成动能。动能是运动的能量。(一辆以每小时 100 公里行驶的汽车具有很大的动能。)
当气球撞击地面并停止时,动能必须去某个地方。动能用于压扁气球。当气球被压扁时,橡胶会拉伸——而拉伸的橡胶想要弹回其原始形状(想想:拉伸的橡皮筋)。当气球拉伸的橡胶弹回时,它会推压地面,而地面会反推。结果,气球弹回空中。
更多探索 获得高度,来自探索馆
弹跳球,来自探索馆
这就是球的弹跳方式,来自探索馆
跟随弹跳球,来自探索馆
此活动由探索馆合作推出