Um trampolim parece nada mais do que simples diversão, mas na verdade é uma série complexa das leis mais básicas da física. Saltar para cima e para baixo é um exemplo clássico de conservação de energia, do potencial ao cinético. Também mostra as leis de Hooke e a constante da primavera. Além disso, verifica e ilustra cada uma das três leis do movimento de Newton.
Energia cinética
A energia cinética é criada quando um objeto com alguma quantidade de massa está se movendo com uma determinada velocidade. Em outras palavras, todos os objetos em movimento têm energia cinética. A fórmula da energia cinética é a seguinte: KE = (1/2) mv ^ 2, onde m é massa e v é velocidade. Quando você pula em um trampolim, seu corpo tem energia cinética que muda com o tempo. Quando você pula para cima e para baixo, sua energia cinética aumenta e diminui com a sua velocidade. Sua energia cinética é maior, pouco antes de você bater no trampolim no caminho para baixo e quando você deixa a superfície do trampolim no caminho para cima. Sua energia cinética é 0 quando você atinge a altura do seu salto e começa a descer e quando está no trampolim, prestes a se impulsionar para cima.
Energia potencial
A energia potencial muda junto com a energia cinética. A qualquer momento, sua energia total é igual à sua energia potencial mais sua energia cinética. A energia potencial é uma função da altura e a equação é a seguinte: PE = mgh onde m é massa, g é a constante de gravidade e h é altura. Quanto mais alto você estiver, mais energia potencial terá. Quando você sai do trampolim e começa a viajar para cima, sua energia cinética diminui à medida que avança. Em outras palavras, você diminui a velocidade. À medida que você desacelera e ganha altura, sua energia cinética é transferida para energia potencial. Da mesma forma, quando você cai, sua altura diminui, o que diminui sua energia potencial. Essa redução de energia existe porque sua energia está mudando de energia potencial para energia cinética. A transferência de energia é um exemplo clássico de conservação de energia, que afirma que a energia total é constante ao longo do tempo.
Lei de Hooke
A lei de Hooke trata de fontes e equilíbrio. Um trampolim é basicamente um disco elástico conectado a várias molas. Quando você pousa no trampolim, as molas e a superfície do trampolim se estendem como resultado da força do seu corpo pousando nele. A lei de Hooke afirma que as fontes trabalharão para retornar ao equilíbrio. Em outras palavras, as molas recuam contra o peso do seu corpo enquanto você pousa. A magnitude dessa força é igual à que você exerce no trampolim quando pousa. A lei de Hooke é declarada na seguinte equação: F = -kx onde F é força, k é a constante da mola ex é o deslocamento da mola. A lei de Hooke é apenas outra forma de energia potencial. Assim como o trampolim está prestes a impulsioná-lo, sua energia cinética é 0, mas sua energia potencial é maximizada, mesmo que você esteja a uma altura mínima. Isso ocorre porque sua energia potencial está relacionada à constante da primavera e à Lei de Hooke.
Leis do movimento de Newton
Pular em um trampolim é uma excelente maneira de ilustrar as três leis de movimento de Newton. A primeira lei, que afirma que um objeto continuará seu movimento a menos que seja acionada por uma força externa, é ilustrada pelo fato de que você não voa para o céu quando salta e que não voa pelo fundo do poço. o trampolim quando você desce. A gravidade e as molas do trampolim mantêm você pulando. A segunda lei de Newton ilustra como sua velocidade muda com a equação básica de F = ma, ou força é igual a massa multiplicada pela aceleração. Esta equação simples é usada para encontrar as equações da energia cinética, onde a aceleração é simplesmente a gravidade. A terceira lei de Newton afirma que, para toda ação, há uma reação igual e oposta. Isso é ilustrado pela lei de Hooke. Quando as molas são esticadas, elas exibem uma força igual e oposta, comprimindo de volta ao equilíbrio e impulsionando você para o ar.
