Mekanisk energi under frit fald

Indholdsfortegnelse
Formål
Teori
Forsøgsopstilling Og Materialeliste
Resultater
Databehandling
Diskussion
Konklusion

Optimer dit sprog - Læs vores guide og scor topkarakter

Uddrag
Formålet med denne eksperiment er at udforske mekanisk energi under frit fald ved at observere en lille partikels bevægelse mod jorden.

Vi har forventningen om, at den mekaniske energi vil være konstant, da tyngdekraftens arbejde på partiklen øger den kinetiske energi, samtidig med at den potentielle energi falder.

Teori
Når en bold hæves en vis afstand over jorden, tilføres den energi ved at udføre arbejde på bolden. Denne type energi kaldes beliggenhedsenergi eller potentiel energi.

Den potentielle energis værdi kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

Hvor m er genstandens masse, g er tyngdeaccelerationen og h er højden over nulpunktet. Valget af nulpunktet er ikke så afgørende, da det er ændringerne i den potentielle energi, der er af største betydning.

Den potentielle energi er ikke en egenskab, der tilhører kuglen alene, men opstår på grund af tyngdekraftens binding mellem kuglen og jorden.

Den potentielle energi defineres som det arbejde, som tyngdekraften udfører, når en kugle flyttes fra et valgt nulpunkt op til en bestemt højde, h.

Formlen udtrykker, at tyngdekraftens arbejde er lig med den tabte potentielle energi.

Navnet "potentiel energi" skyldes, at energien ikke umiddelbart manifesterer sig som bevægelsesenergi, som ved kinetisk energi, men den kan omsættes til arbejde igen, for eksempel ved at lade kuglen falde tilbage til jorden.

Kinetisk energi, også kendt som bevægelsesenergi, er den energi, en genstand indeholder på grund af dens bevægelse. Værdien af den kinetiske energi kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

Hvor m er genstandens masse og V er genstandens fart. Normal bruges v.
Når en kugle eller en anden genstand falder frit gennem et par meter, opnår den ikke en særlig høj hastighed, og luftmodstanden kan derfor negligeres.

Derfor er tyngdekraften den eneste kraft, der påvirker genstanden. Tyngdekraftens arbejde bidrager til øgningen af den kinetiske energi, samtidig med at den potentielle energi falder.