Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Wat is de snelheid van een 500 g bal die op 1,5 m lang touw slingert?

Je kunt de snelheid van de bal niet alleen van de massa en de touwlengte bepalen. Dit is waarom:

* snelheid hangt af van de boog van de swing: De snelheid van een slingerende bal verandert voortdurend. Het is het snelst aan de onderkant van zijn swing en langzaamst op de hoogste punten.

* We hebben meer informatie nodig: Om de snelheid te berekenen, moeten we het ook weten:

* De hoek van de swing: Hoe ver slingert de bal vanuit het startpunt?

* De energie van de bal: Kennen we zijn kinetische energie op een specifiek punt in zijn swing?

Hier is hoe u de snelheid met aanvullende informatie zou kunnen benaderen:

1. De hoek van de schommel gebruiken:

* Conservering van energie: De totale mechanische energie van de bal (potentieel + kinetisch) is constant. Op het hoogste punt van de swing is alle energie potentieel. Onderaan is het allemaal kinetisch.

* potentiële energie: Pe =mgh, waar:

* m =massa (0,5 kg)

* g =versnelling als gevolg van zwaartekracht (9,8 m/s²)

* H =hoogteverschil tussen het hoogste punt en het laagste punt. Dit wordt berekend met behulp van de touwlengte en de schommelhoek.

* Kinetische energie: Ke =(1/2) mv², waar:

* m =massa (0,5 kg)

* v =snelheid (wat we willen vinden)

2. De kinetische energie van de bal gebruiken:

* Als u op een bepaald punt de kinetische energie van de bal kent, kunt u direct oplossen voor de snelheid met behulp van de kinetische energievergelijking (KE =(1/2) mv²).

Voorbeeld:

Laten we zeggen dat de bal in een maximale hoek van 30 graden van de verticaal zwaait.

1. Bereken het hoogteverschil (H):

* h =(1,5 m) - (1,5 m * cos (30 °)))

* H ≈ 0,23m

2. Bereken potentiële energie op het hoogste punt:

* PE =(0,5 kg) * (9,8 m/s²) * (0,23 m)

* PE ≈ 1.13 J

3. Deze potentiële energie is gelijk aan de kinetische energie onderaan:

* KE =1.13 J

4. Oplossen voor snelheid onderaan:

* 1.13 J =(1/2) * (0,5 kg) * V²

* V² ≈ 4,52 m²/s²

* V ≈ 2.13 m/s

Laat het me weten als je de hoek of de kinetische energie van de bal hebt, en ik kan de snelheid voor je berekenen.