Os 4 princípios da física por trás dos trampolins
Um trampolim parece nada mais do que simples diversão, mas na verdade é um conjunto complexo das leis mais básicas da física. Saltar para cima e para baixo é um exemplo clássico da conservação da energia, do potencial para o cinético.
-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 para a energia cinética é a seguinte: KE=(1/2)mv^2, onde m é a massa e v é a velocidade.
Quando você pula em um trampolim, seu corpo tem energia cinética que muda com o tempo. À medida que você pula para cima e para baixo, sua energia cinética aumenta e diminui com sua velocidade. Sua energia cinética é maior, pouco antes de bater no trampolim na descida e quando você sai da superfície do trampolim na subida.
Mas sua energia cinética é 0 quando você atinge a altura de seu salto e começa a descer e quando está no trampolim, prestes a se impulsionar para cima.
-Energia potencial
A energia potencial varia 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 a massa, g é a constante da gravidade eh é a altura, de acordo com a Universidade de Oregon.
Quanto mais alto você está, mais energia potencial você tem. À medida que você sai do trampolim e começa a subir, sua energia cinética diminui à medida que você sobe. Em outras palavras, você desacelera. À medida que você diminui a velocidade e ganha altura, sua energia cinética é transformada em energia potencial.
Da mesma forma, à medida que você cai, sua altura diminui, o que diminui sua energia potencial. Essa diminuição 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 lida com molas e equilíbrio. Um trampolim é basicamente um disco elástico que está conectado a várias molas. Quando você pousar no trampolim, as molas e a superfície do trampolim se esticarão como resultado da força do seu corpo pousando nele.
A lei de Hooke afirma que as molas trabalharão para retornar ao equilíbrio, de acordo com a Illinois Wesleyan University. Em outras palavras, as molas vão puxar para trás contra o peso do seu corpo quando você pousar. A magnitude dessa força é igual àquela que você exerce no trampolim quando aterrissa.
A lei de Hooke é expressa na seguinte equação: F=-kx onde F é a força, k é a constante da mola e x é o deslocamento da mola. A lei de Hooke é meramente outra forma de energia potencial.
Assim que o trampolim está prestes a impulsioná-lo para cima, sua energia cinética é 0, mas sua energia potencial é maximizada, mesmo que você esteja em uma altura mínima. Isso ocorre porque sua energia potencial está relacionada à constante da mola e à Lei de Hooke.
- Leis do Movimento de Newton
Saltar em um trampolim é uma excelente maneira de ilustrar todas as três Leis do Movimento de Newton:
A primeira lei, que afirma que um objeto continuará seu movimento a menos que seja acionado por uma força externa, de acordo com a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA), é ilustrada pelo fato de que você não sobe no céu quando pula. e que você não voe pelo fundo do trampolim quando descer. A gravidade e as molas do trampolim mantêm você saltando.
A segunda lei de Newton ilustra como sua velocidade muda com a equação básica de F=ma, ou força igual a massa multiplicada pela aceleração, por NASA. 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 cada ação há uma reação oposta igual, também pela NASA. 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 no ar.
