STX 1.g
1.c
Fysik
1
fRapport om mekanisk energi for en hoppende volleybold
Formål: Formålet med rapporten er at undersøge energiomdannelserne for en hoppende
bold.
Teori: De energiomdannelser der forekommer er potentiel energi når bolden holdes over
jorden, derefter bliver der dannet kinetisk energi når bolden ryger ned på jorden. Der opstår
termisk energi, når bolden rammer jorden. Der forekommer kinetisk energi og potentiel
energi når den hopper og ned. Hver gang den rammer jorden mister den mekanisk energi,
som bliver omdannet til termisk energi.
Formlen for kinetisk energi: E
kin
=
*m*v
2
-M står for massen.
-V står for hastigheden i anden.
Formlen for potentiel energi: E
pot
=m*h*g
-M står for massen.
-H står for højden.
-G står for tyngdeaccelerationen.
Som er 9,82
i Danmark, på grund af dens placering på jordkloden.
Formlen for mekanisk energi: E
kin
+E
pot.
Materialer: Bevægelsessensor, volleybold, stativ, vægt, loggerpro, computer.
Fremgangsmåde: Vores gruppe startede med at sætte vores stativ på et bord. Derefter satte
vi bevægelsessensoren på stativet, og tilsluttede bevægelsessensoren til LoggerPro. Vi fandt
så en volleybold og vejede den. Derefter placerede vi bolden lige under sensoren indtil den
sagde en biplyd, så skulle bolden slippes. Vi lavede vi en del målinger, for at få en flot graf.
Databehandling: Vi har indsat beregninger for alle energierne samt højde, hastighed og tid i
loggerpro. Beregningerne har jeg lavet ved at indsætte resultaterne som bevægelsessensoren
viste. Herefter udregnede jeg hvad den kinetiske, potentielle og mekaniske energi ville være
ved at bruge hver enkelt formel. Det gøres under i loggerpro under data og derefter skal man
klikke på ”New calculated column”, der kunne man ændre navnet, enheden og skrive formlen
hvorefter loggerpro automatisk ville udregne alle tallene og lave grafer.
Jeg har valgt at fremhæve disse data da de rimelig præcist viser hvordan bolden bevægelse op
og ned har været. I starten bliver den holdt stille højt over jorden, hvorefter den hopper op og
ned indtil den ikke har mere energi tilbage. For hvert hop taber den mekanisk energi og
derfor bliver buerne mindre og mindre.
Tilsvarende har jeg gjort det samme for kinetisk energi , potentiel energi, mekanisk
1.c
Fysik
2
Her er grafen for højden, som er vigtig for den potentielle energi.
Højdens nulpunkt er på toppen af bolden, og ikke gulvet, dette kan man dog se bort fra.
Vi kan se på tabellen at når højden er størst ved 1,135 meter og den mindste højde er 0,343
meter. Højden er 0, når de andre faktorer også ville være 0.??
1.c
Fysik
3
Her er grafen for den kinetiske energi, hvilket betyder bevægelses energien. Den afhænger af
hastigheden, da den fortæller hvor hurtigt noget falder. På tabellen kan vi se at den står på 0
meter nogle steder. Det gør den fordi bolden holder stille oppe i luften nogle gange og også
når den lander, da den der bliver holdt stille i kort tid.
Resultater: Her vises grafer for tre energiformer.
Kinetisk energi:
På denne graf kan man se den kinetiske energi, som er bevægelsesenergien. På x-aksen er
tiden målt i sekunder, mens der på y-aksen vises den kinetiske energi målt i Joule.
1.c
Fysik
4
Hastigheden er i starten nul, da den bliver holdt over jorden, indtil der gives slip som er ved
koordinaterne (1,0). Derefter stiger bolden indtil den når den højeste kinetiske energi
(1.25,1). Den falder efterfølgende, da den rammer jorden, hvorefter den stiger igen(1.45, 0,5).
Her er den kinetiske energi faldet med 50%. Bolden fortsætter et stykke tid, med at hoppe,
samtidig med at hastigheden bliver lavere hvorefter den til sidst helt forsvinder.
Potentiel energi:
Potientiel energi betyder beliggenhedsenergi, op på grafen er tiden målt i sekunder på x-
aksen, mens den potientielle energi målt I Joule er på y-aksen. I det første sekund har den en
beliggenhed på 2,5 J. Den falder så idet man giver slip på bolden (1.35,0.45), den får så en
lavere potientiel energi da den falder ned mod jorden. Den kommer dog aldrig ned på nul, da
bevægelsensoren målte fra boldens top, og ikke jorden. Herefter fortsætter den I buer
(1.70,1.60), som der bliver mindre og mindre indtil den potientielle energi helt forsvinder.
Mekansik energi: sammenlagte af
Mekanisk energi er sammenlagt af den potieltielle energi og den kinetiske. På x-aksen, ses
tiden målt i sekunder på y-aksen ses den mekaniske energi målt I Joule. og På denne graf kan
vi se at den mekaniske energi er konstant (0,2.5). Derefter falder bolden (1.35,0.5). Den falder
1.c
Fysik
5
så med kortere og kortere mellemrum,efterhånden som den mister mere energi og rammer
jorden oftere.
Procentabet af energien for når bolden faldes beregnes på føgende måde:
*100 = 25,73%.
1,71J er den mekaniske energi aflæst på den første top, mens 1,27 er den mekaniske energi
aflæst på den anden top. Procenttabet er 25,73%, det er hvor meget energi bolden mister for
hver gang den rammer jorden.
Fejlkilder:
En fejlkilde kunne have været at man ikke havde “slippe” bolden, men kom til at kaste
den I jorden.
Bevægelsessensoren målte boldens top til at være nul punktet og ikke jorden.
Bolden kunne have trillet uden for området, hvilket kunne have påvirket resultaterne.
Diskussion:
Graferne for den potientielle og kinetiske energi ser ud som forventet. Når den kinetiske
energi stiger, falder den potientielle energi og omvendt. Under faldet af bolden bliver højden
mindre, derfor mister man potentiel energi. Den kinetiske energi bliver derfor større og
bolden bevæger sig hurtigere og hurtigere nedad. Under faldet er den mekansike energi
derfor konstant, da den er sammenlagt af den potentielle og kinetiske energi.
Når bolden rører jorden mister den potentiel, kinetisk og mekanisk energi. De er alle så tæt på
nul Joule, som muligt. Den kinetiske energi har ingen hastighed idet den lander på jorden. Den
potentielle energi, er faldet så langt væk fra sin beliggenhed. Den mekaniske energi mister
energi da den består af potentiel og kinetisk energi. Den mekaniske energi bliver omdannet til
termisk energi. Jorden bliver derfor lidt varmere, for hver gang bolden rammer den.
Konklusion:
Vi kan se at vores resultater fra forsøget stemme overens med teorien.
Når bolden rammer jorden omdannes noget af den mekanisk energi til termisk energi.
Procenttabet af energien for hver gang jorden rammes, er ud fra vores beregninger 23, 73%.
Derfor hopper bolden lavere og lavere for hver gang den rammer jorden. Hvis man ser bort
fra luftmodstanden, så bevares den mekaniske energi i det tidsrum bolden er I luften.