Как сшить своими руками простынь на резинке: пошаговая инструкция с фото — BurdaStyle.ru

Snappy Science: Растянутые резинки наполнены потенциальной энергией!

  • Share на Facebook

  • Share в Twitter

  • Share на Reddit

  • Share на LinkedIn

  • 40005

    4
    Ключевые концепции
    Физика
    Математика
    Энергия
    Снаряды

    Введение
    Если в вас когда-нибудь стреляли резинкой, то вы знаете, что в ней есть энергия — достаточно энергии, чтобы ударить вас по руке и вызвать укус! Но задумывались ли вы когда-нибудь, какова связь между натянутой резинкой в ​​состоянии покоя и содержащейся в ней энергией? Энергия, накопленная резинкой, связана с расстоянием, которое резинка пролетит после того, как ее отпустят. Итак, можете ли вы угадать один из способов проверить, сколько энергии содержит натянутая резинка?

    Фон
    Никакое механическое приспособление не было бы интересным, если бы оно не работало. Но «работа» в физическом смысле требует энергии. Рассмотрим веревку и шкив, которые поднимают ведро в колодец. Энергия, которая заставляет работать эту механическую систему, обеспечивается человеком, который тянет веревку.

    На самом деле есть два разных вида энергии: потенциальная энергия, то есть накопленная энергия, и кинетическая энергия, то есть энергия движения. Отличным примером разницы между кинетической и потенциальной энергией является классический розыгрыш «змея в банке». Это старый анекдот, когда вы даете кому-то банку арахиса и говорите, чтобы он открыл ее, но на самом деле внутри находится длинная пружина, которая выскакивает, когда крышку откручивают. Поскольку пружину обычно украшают в виде змеи, эта шутка обычно заставляет жертву отпрыгивать и кричать от удивления! Когда змеевидная пружина сжата и закреплена внутри закрытой банки, она обладает потенциальной энергией. Но когда банку открывают, потенциальная энергия быстро превращается в кинетическую энергию, когда фальшивая змея выпрыгивает наружу.

    Материалы
    •    Длинный широкий бетонный тротуар, подъездная дорога или другая твердая поверхность, на которой можно рисовать мелом (в качестве альтернативы можно сделать маркеры расстояния из бумаги и разместить их на поверхности, на которой нельзя рисовать)
    •    Мел тротуарный
    •    Метрическая линейка
    •    Резиновые ленты (все одинаковой длины и вида)
    •    Помощник
    •    Металлическая рулетка
    •    Бумага и карандаш или ручка

    Подготовка
    •    Найдите помощника, соберите все необходимое и выйдите на улицу, чтобы заняться этим делом. Вам понадобится место с большим просветом, с бетонной или другой твердой поверхностью, на которой вы сможете рисовать мелом.
    •    Ваш партнер будет рисовать круги вокруг места, где приземляются летающие резинки, поэтому выберите человека с зорким глазом и пару кроссовок!
    •    Будьте осторожны, стреляя по резинкам перед собой, и убедитесь, что на траектории полета никого нет! При необходимости попросите взрослого запустить резинку.

    Процедура
    •    На выбранном вами месте снаружи встаньте так, чтобы перед вами было достаточно свободного места. Мелом нарисуйте линию перед пальцами ног. Здесь вы будете выстраивать ноги, когда будете снимать резинки. Это также отметка, от которой вы будете измерять расстояние, которое пролетела ваша резинка.
    •    Ваш помощник может стоять в нескольких метрах от вас, но в стороне, а не прямо на линии огня! Убедитесь, что у него или у нее есть кусок мела.
    •    Снимите резинку, зацепив ее за передний край линейки, затем растянув ее на 10 сантиметров (см) на линейке и отпустив резинку. Запомните угол и высоту, под которыми вы держите линейку, потому что вам нужно будет сохранять их одинаковыми при каждом запуске резинки.
    •    Попросите помощника нарисовать мелом небольшой круг в том месте, где приземлилась резинка.
    •    Таким же образом снимите еще как минимум четыре резинки, каждый раз растягивая их на 10 см на линейке. Попросите вашего помощника обвести места, где приземлится каждый.
    •    Измерьте расстояние от вашей линии до кругов, сделанных вашим помощником. Запишите эти расстояния под заголовком «10 см». Все ли пять резинок приземлились близко друг к другу или они упали по-разному?
    •    Таким же образом снимите еще несколько резинок, но растяните их на 15 см, 20 см, 25 см или 30 см. Снимайте не менее пяти резинок на каждую длину растяжки. После каждого запуска пусть ваш помощник кружит там, где он приземлится. Напустив пять резинок на заданную длину растяжки, измерьте расстояния от вашей линии до кругов. Запишите эти расстояния под заголовком их длины растяжения (например, «20 см»).
    •    Для каждой длины растяжки все пять резинок приземлялись близко друг к другу или были разные варианты? Они приземлились далеко от того места, где приземлились резиновые ленты, которые были запущены с разной длиной растяжения?
    •    Усредните результаты для каждой длины растяжки и постройте график результатов, поместив «Длина растяжки (см)» на оси x (это будет 10 см, 15 см, 20 см, 25 см и 30 см). и «Расстояние запуска (см)» по оси y (это будут измеренные вами расстояния). Соответствуют ли ваши данные какой-либо закономерности или тенденции? Какова была связь между длиной растяжки и расстоянием запуска? Как вы думаете, что это говорит о взаимосвязи между потенциальной и кинетической энергией при использовании резиновых лент?
    •     Совет: Если у вас закончились резинки, вы всегда можете взять несколько уже использованных и использовать их повторно, потому что там, где они приземлились, останется меловой кружок.
    •     Дополнительно: В этом упражнении вы сохраняли одинаковыми угол и высоту запуска от попытки к попытке. Как эти переменные влияют на расстояние, которое проходит резинка? Разработайте отдельное задание для проверки каждой из этих переменных по отдельности.
    •     Дополнительно: Вы можете выполнять действия, очень похожие на это, используя другие типы механических систем, такие как пружины и рогатки. Как данные, собранные с помощью этих других механических систем, соотносятся с данными, собранными с помощью резиновых лент?
    •     Дополнительно: Для более сложной задачи можно использовать линейную регрессию для дальнейшего анализа данных. Можете ли вы определить уравнение, выражающее связь между потенциальной и кинетической энергией в этой системе?

    Наблюдения и результаты
    Резиновые ленты, растянутые на 30 см, запускаются дальше, чем другие резинки? Видели ли вы линейную зависимость между расстоянием запуска и длиной растяжения, когда строили график своих данных?

    Вы вводите потенциальную (сохраненную) энергию в систему резиновой ленты, когда растягиваете резиновую ленту назад. Поскольку это упругая система, этот вид потенциальной энергии называется упругой потенциальной энергией. Упругая потенциальная энергия (измеряемая в единицах джоулей) равна ½, умноженной на длину растяжения (« x «) в квадрате, умноженное на жесткость пружины » k «. Постоянная пружины различна для каждой резинки, но ее можно вычислить (см. «Добро пожаловать в Руководство по съемке резинки» ниже). резиновая лента освобождается, потенциальная энергия быстро преобразуется в кинетическую (движения) энергию, которая равна половине массы (резиновой ленты), умноженной на ее скорость (в метрах в секунду) в квадрате

    Используя эти уравнения, вы можете рассчитать скорость резиновой ленты сразу после того, как ее отпустили, и обнаружить, что скорость имеет линейную зависимость от длины растяжения. (Поскольку количество времени, которое резинка проводит в воздухе, зависит от ее начальной высоты и силы тяжести, и эти факторы не должны меняться между вашими испытаниями, то расстояние, которое пролетит резинка, зависит от ее начальной скорости.) Следовательно, , после того как вы начертите свои данные, вы должны увидеть примерно линейную зависимость между длиной растяжения и расстоянием запуска.

    Еще для изучения
    Что такое энергия? от Wisconsin K-12 Energy Education Program (KEEP)
    Преобразование энергии: потенциальная энергия в кинетическую энергию от FT Exploring Science and Technology
    Добро пожаловать в Руководство по стрельбе резиновыми лентами: физика стрельбы Тима Моргана
    Резиновые ленты для энергии от Science Buddies

    Эта деятельность была предоставлена ​​вам в сотрудничестве с Science Buddies

     

    ОБ АВТОРАХ

    Советы по почерку для левшей