En trampolin verkar som inget mer än enkelt roligt, men det är faktiskt en komplex uppsättning av fysiks mest grundläggande lagar. Hoppa upp och ner är ett klassiskt exempel på bevarande av energi, från potentiell till kinetisk. Det visar också Hooke lagar och våren konstant. Dessutom verifierar och illustrerar den var och en av Newtons tre lagar om rörelse.
Rörelseenergi
Kinetisk energi skapas när ett föremål med en viss mängd massa rör sig med en given hastighet. Med andra ord har alla rörliga föremål kinetisk energi. Formeln för kinetisk energi är som följer: KE = (1/2) mv ^ 2, där m är massa och v är hastighet. När du hoppar på en trampolin har din kropp kinetisk energi som förändras över tiden. När du hoppa upp och ner ökar din kinetiska energi och minskar med din hastighet. Din kinetiska energi är störst, precis innan du träffar trampolinen på vägen ner och när du lämnar trampolinytan på vägen uppåt. Din kinetiska energi är 0 när du når höjden på ditt hopp och börjar gå ner och när du är på trampolinen, kommer den att drivas uppåt.
Potentiell energi
Potentiell energi förändras tillsammans med kinetisk energi. När som helst är din totala energi lika med din potentiella energi plus din kinetiska energi. Potentiell energi är en funktion av höjd och ekvationen är som följer: PE = mgh där m är massa, g är gravitationen konstant och h är höjd. Ju högre du är desto mer potentiell energi har du. När du lämnar trampolin och du börjar resa uppåt minskar din kinetiska energi ju högre upp du går. Med andra ord, sakta ner du. När du saktar ner och får höjd överförs din kinetiska energi till potentiell energi. På samma sätt som du faller minskar din höjd vilket minskar din potentiella energi. Denna energiförbrukning finns eftersom din energi förändras från potentiell energi till kinetisk energi. Överföringen av energi är ett klassiskt exempel på bevarande av energi, vilket säger att den totala energin är konstant över tiden.
Hooke's Law
Hooke's lag behandlar fjädrar och jämvikt. En trampolin är i princip en elastisk skiva som är ansluten till flera fjädrar. När du landar på trampolinen sträcker sig källorna och trampolinytan som ett resultat av din kropps kraft som landar på den. Hooke's lag säger att fjädrarna kommer att fungera för att återvända till jämvikt. Med andra ord kommer fjädrarna att dra tillbaka mot kroppens vikt när du landar. Storleken på denna kraft är lika med den som du utövar på trampolin när du landar. Hooke's lag anges i följande ekvation: F = -kx där F är kraft, k är fjäderkonstanten och x är förskjutningen av fjädern. Hooke's lag är bara en annan form av potentiell energi. Precis som trampolinen håller på att driva upp dig är din kinetiska energi 0 men din potentiella energi maximeras, trots att du är i minsta höjd. Detta beror på att din potentiella energi är relaterad till vårkonstanten och Hooke's Law.
Newtons lagar om rörelse
Hoppa på en trampolin är ett utmärkt sätt att illustrera alla tre av Newtons lagar. Den första lagen, som säger att ett föremål kommer att fortsätta sin rörelse om det inte påverkas av en yttre kraft, illustreras av det faktum att du inte svimmar in i himlen när du hoppar upp och att du inte flyger genom botten av trampolinen när du kommer ner. Gravity och spårvagnens fjädrar håller dig studsande. Newtons andra lag illustrerar hur din hastighet förändras med den grundläggande ekvationen för F = ma, eller kraften är lika med massa multiplicerad med acceleration. Denna enkla ekvation används för att hitta ekvationerna för kinetisk energi, där acceleration helt enkelt är tyngdkraften. Newtons tredje lag säger än för varje åtgärd det finns en lika motsatt reaktion. Detta illustreras av Hooke's lag. När fjädrarna sträcker sig uppvisar de en jämn och motsatt kraft, komprimerar tillbaka i jämvikt och driver dig upp i luften.
