Domanda:
Una palla lanciata ha energia cinetica nella parte superiore della curva?
ming yeow
2018-01-14 17:51:54 UTC
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Sto affrontando la fisica con mio figlio di quinta elementare. C'è una domanda e una risposta che indicano che una palla in volo nella parte superiore della traiettoria non ha energia cinetica.

  1. Il diagramma seguente mostra il percorso seguito da un pallone dopo che è stato calciato. La palla ha colpito il terreno inizialmente in D e alla fine ha smesso di muoversi in E.

    image of ball bouncing with several points on the path labeled

    In quale posizione (i) la palla non aveva energia cinetica?

    1. Solo B
    2. Solo A ed E
    3. Solo B ed E
    4. Solo B, D ed E

Questa è la spiegazione fornita nel libro:

  1. Risposta: 3. Solo B ed E

    • In A e C, la palla aveva sia energia cinetica che energia potenziale (gravitazionale).
    • All'altezza massima in B, la palla aveva solo energia potenziale (gravitazionale) ma nessuna energia cinetica.
    • In D, la palla aveva energia cinetica ma non energia potenziale (gravitazionale) poiché era a livello del suolo.
    • A E, la palla ha smesso di muoversi, quindi non aveva energia cinetica. La palla inoltre non aveva (gravitazione) energia potenziale poiché era a livello del suolo.

Ignorando il fatto "complicato" che qualsiasi cosa con il calore abbia energia cinetica internamente, c'è qualche motivo per cui la palla non continuerebbe ad avere energia cinetica? Non c'è più movimento verticale, ma è ancora in movimento.

Otto risposte:
Pieter
2018-01-14 18:12:58 UTC
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La risposta è sbagliata.Qualche autore ha confuso la situazione in cui la palla si muove solo verticalmente (e un grafico in funzione del tempo) con questo caso in cui c'è movimento orizzontale.La componente orizzontale della velocità è costante in una traiettoria balistica, è la stessa nei punti A, B e C.

L'energia cinetica è zero solo quando la palla è ferma, e la palla è ferma solo in E: quindi questo è l'unico punto in cui l'energia cinetica è zero.

Quindi ... non fidarti di questo libro.

paparazzo
2018-01-14 21:54:24 UTC
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Il testo del libro è sbagliato.

Se ha energia cinetica in D, allora ha energia cinetica in B.
C'è una componente di movimento nella direzione X.

In D c'è l'energia potenziale dell'aria compressa (ciò che la fa rimbalzare).

La risposta corretta E non è nemmeno una scelta nel libro.

QuIcKmAtHs
2018-01-14 19:50:53 UTC
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Dopo molte discussioni, sono d'accordo con la risposta di Pieter.Forse elaborerò di più.L'equazione dell'energia cinetica è $ \ frac {1} {2} mv ^ 2 $.Il movimento della palla è un movimento di proiettile e può essere risolto da 2 vettori: l'orizzontale e il verticale.

La componente verticale di questa velocità diminuisce di $ -g $ man mano che si avvicina all'altezza massima.Quindi, la sua velocità alla massima altezza è zero, poiché l'energia qui è diventata energia potenziale.

La componente orizzontale, d'altra parte, non è zero e continua a diminuire, poiché l'energia viene persa tramite l'energia termica.

Quindi, la nostra velocità risultante non è zero.Quindi $ \ frac {1} {2} mv ^ 2 $ è decisamente diverso da zero.Quindi, solo E, quando la palla è ferma, è corretto.

gnasher729
2018-01-14 23:36:03 UTC
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In primo luogo, l'immagine è davvero fuorviante.Quando la guardo, mi sembra di indicare che la palla si muove ancora orizzontalmente, e quindi ha energia cinetica nel punto B. Non avrebbe energia cinetica in alto solo se lanci la palla assolutamente dritta verso l'alto.

C'è di peggio.Supponendo che il movimento orizzontale del disegno rappresenti solo una linea del tempo e la palla stia effettivamente andando su e giù, la risposta per il punto D è molto, molto dubbia.Quando la palla colpisce il suolo, inizia con l'energia cinetica dovuta al movimento verso il basso.Quell'energia viene convertita in energia potenziale (come una molla) quando la palla colpisce il suolo e viene compressa.Nel punto di massima compressione non c'è energia cinetica, la palla resta ferma.Quindi inizia di nuovo ad espandersi e l'energia potenziale viene nuovamente trasformata in energia cinetica.

C'è una forte indicazione che l'asse orizzontale non è il tempo: l'asse è un rettangolo, che rappresenta qualcosa come una tavola.
Il testo dice "Il diagramma sotto mostra il ** percorso ** preso da una palla".Enfasi mia.La parola "percorso" indica che mostra la palla nello spazio reale, non in coordinate cartesiane dove x è il tempo.
@Acccumulation "dopo che è stato _kicked_" è piuttosto difficile calciarlo verso l'alto, è un altro indicatore
Un argomento per l'asse X che rappresenta il tempo è che sarebbe difficile mostrare la distinzione tra la condizione iniziale, D ed E altrimenti.Questo [articolo] dell'ESA (http://blogs.esa.int/rocketscience/2016/03/13/why-exomars-ride-to-space-takes-the-time-it-does/) ha una distanza / tempo[diagramma] (http://blogs.esa.int/rocketscience/files/2016/03/Fig3.png) che assomiglia un po 'a quello nella domanda.
@Acccumulation: ** path ** non implica assolutamente nulla.Ad esempio, in termodinamica, si parla di un [percorso] (https://en.wikipedia.org/wiki/Thermodynamic_process_path) per `una serie di stati attraverso i quali un sistema passa da uno stato di equilibrio iniziale a uno stato di equilibrio finale`.Questo percorso può essere rappresentato in coordinate P-V, P-T o T-s.Il percorso del pallone da calcio può essere perfettamente rappresentato in coordinate altitudine-tempo, non solo in x-z.
@EricDuminil semplicemente perché un termine può essere utilizzato per un significato alternativo in altri contesti, non significa che non implichi il suo significato standard quando quel contesto non è specificato.Se il significato di "percorso" fosse inteso, dovrebbe essere "rappresenta" piuttosto che "mostra", e dovrebbe essere specificato che è il percorso in coordinate spazio-temporali.Non ci si dovrebbe aspettare che gli studenti indovinino solo quale significato intendevi.
@Acccumulation: Giusto per essere chiari: questa domanda fa schifo.Tuttavia, non c'è niente di diverso tra un percorso in 3-D e un percorso in qualsiasi altra coordinata.È lo stesso significato e fondamentalmente lo stesso contesto.
@EricDuminil No, c'è una differenza tra impostare una corrispondenza tra spazio fisico (cioè punti su un pezzo di carta) e uno spazio astratto, rispetto a una corrispondenza tra spazio fisico e spazio fisico, cioè un disegno.Non sono stati forniti assi e coordinate e non ci si è riferiti a un "grafico", ma a un "percorso".L'unica interpretazione ragionevole è che questa sia una rappresentazione pittorica dello spazio.Inoltre, non ha senso dire che la palla ha smesso di muoversi in E, a meno che la direzione orizzontale non sia spaziale.Se x fosse il tempo, la palla non smetterebbe mai di muoversi.
@Acccumulation: Mi arrendo, questa domanda è davvero irrimediabile.;)
Kzwix
2018-01-16 20:06:47 UTC
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Come altri hanno affermato, l'unico stato in cui non ha energia cinetica è E, A MENO CHE la palla non sia considerata muoversi solo in direzione verticale (nel qual caso, la palla non ha energia cinetica in B).

Per quanto riguarda l'energia potenziale (gravità), se si considera il terreno come il livello "assoluto" 0, non ne ha, ma, ovviamente, se qualcuno dovesse scavare un buco sotto la palla, cadrebbe ... il cheindica che ha energia potenziale (ma che l'energia non può essere convertita, poiché la palla non può cadere), piuttosto che non averne affatto.Tuttavia, questa "approssimazione" viene utilizzata dalla maggior parte dei fisici, quindi possiamo lasciarla scorrere.

Tutto sommato, il libro sembra essere spazzatura nel modo in cui spiega le cose, anche se l'autore sembra sapere di cosa sta parlando.Meglio gettarlo nel cestino e cercarne uno migliore.

Questo post non serve ad aggiungere nulla, è una mera ripetizione.
stevie
2018-01-17 01:10:28 UTC
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Se la palla si muove, ha energia cinetica.Se la palla fosse calciata verso l'alto, all'apogeo la sua energia sarebbe tutta potenziale poiché non si muove orizzontalmente o verticalmente, si ferma momentaneamente.Se il pallone viene calciato in qualsiasi direzione tranne che perfettamente verticale, ha energia cinetica per tutto il suo volo poiché non smette mai di muoversi orizzontalmente.L'energia potenziale in qualsiasi punto del suo percorso è gh, dove h è l'altezza da un riferimento, il suolo in questo caso, la palla è in un dato momento eg, gravità.Quando la palla è a terra, PE è zero.

Naturalmente, l'energia potenziale gravitazionale è il tipo che stiamo considerando rispetto all'energia immagazzinata dal calcio o dai rimbalzi.

Sì, quel libro fa schifo!

Abdul Ahad
2018-01-16 16:52:24 UTC
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Se si sta muovendo, ha energia cinetica, poiché la velocità è un parametro.È anche in orbita attorno al sole e influenzerebbe qualsiasi asteroide in arrivo a suo modo, anche a riposo rispetto alla Terra allo stadio E.

Le molecole d'aria all'interno della palla hanno anche energia cinetica, il loro movimento e le loro collisioni con l'interno della palla è ciò che mantiene la forma.La superficie della palla subirà anche una sublimazione, anche a basse temperature, grazie alla sua energia cinetica locale casuale.

Ha meno energia cinetica quando si trova nella parte superiore dell'arco, questa viene immagazzinata come energia potenziale relativa al campo gravitazionale terrestre e riconvertita in energia cinetica durante la discesa.Se lanci la palla, direttamente verso l'alto, non avrà movimento al vertice e il sistema chimico chiuso non avrà energia cinetica relativa al campo gravitazionale terrestre.Se c'è un movimento laterale, la sua velocità renderebbe il KE diverso da zero.

Si sta muovendo?

Trevor_G
2018-01-19 14:03:51 UTC
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Ti fa bene fare i compiti di matematica con tuo figlio.

Come altri hanno già detto, la domanda e la risposta come scritte sono errate.La risposta corretta è ovviamente solo E.

Tuttavia, esiste una condizione in cui B potrebbe avere energia cinetica pari a zero.

Ciò sarebbe se il sistema di riferimento si muovesse esattamente alla stessa velocità della palla quando si trova nella parte superiore del primo picco.

Cioè, se l'intera cosa sopra è all'interno di un vagone ferroviario che accelera fino a quella velocità esatta quando la pallina raggiunge B e stai guardando dall'interno dell'auto.

Se il vagone del treno ha poi decelerato di nuovo alla velocità iniziale dopo che la palla ha superato B e ha raggiunto E, immagino che B ed E siano possibili.

Intendiamoci, la curva per il primo ciclo sembrerebbe notevolmente contratta.

Punto bonus: il pallone da calcio ha bisogno di aria se rimbalza in quel modo, o il pavimento è fatto di gelatina.

La palla ha ancora una velocità nella direzione x, i.e.Parallela al suolo, quindi ha ancora energia cinetica.
@physics90 è tutto "relativo".L'energia cinetica è una misura relativa basata sul sistema di riferimento dell'osservatore.Anche una palla ferma a terra ha energia cinetica relativa al sole.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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