Frage:
Hat ein geworfener Ball am oberen Rand der Kurve kinetische Energie?
ming yeow
2018-01-14 17:51:54 UTC
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Ich gehe mit meinem Kind der 5. Klasse durch die Physik. Es gibt eine Frage und Antwort, die darauf hinweist, dass ein Luftball oben auf der Flugbahn keine kinetische Energie hat.

  1. Das folgende Diagramm zeigt den Weg, den ein Ball nach dem Treten genommen hat. Der Ball landete anfangs bei D auf dem Boden und blieb schließlich bei E stehen

    image of ball bouncing with several points on the path labeled

    An welcher Position (en) hatte der Ball keine kinetische Energie?

    1. Nur B
    2. Nur A und E
    3. Nur B und E
    4. Nur B, D und E
    5. ol>
  2. ol>

Dies ist die Erklärung im Buch:

  1. Antwort: 3. Nur B und E

    • Bei A und C hatte der Ball sowohl kinetische Energie als auch (Gravitations-) potentielle Energie.
    • Bei der maximalen Höhe bei B hatte der Ball nur (Gravitations-) potentielle Energie, aber keine kinetische Energie.
    • Bei D hatte der Ball kinetische Energie, aber keine (Gravitations-) potentielle Energie wie am Boden.
    • Bei E blieb der Ball stehen, sodass er keine kinetische Energie hatte. Der Ball hatte auch keine (Gravitationa) potentielle Energie, da er sich in Bodennähe befand
    ol>

Gibt es einen Grund, warum der Ball nicht weiterhin kinetische Energie haben würde, wenn man die "komplizierte" Tatsache ignoriert, dass irgendetwas mit Wärme intern kinetische Energie hat? Es gibt keine vertikale Bewegung mehr, aber es ist immer noch in Vorwärtsbewegung.

Acht antworten:
Pieter
2018-01-14 18:12:58 UTC
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Die Antwort ist falsch.Einige Autoren haben die Situation, in der sich der Ball nur vertikal bewegt (und ein Diagramm als Funktion der Zeit), mit diesem Fall verwechselt, in dem es eine horizontale Bewegung gibt.Die horizontale Komponente der Geschwindigkeit ist in einer ballistischen Flugbahn konstant und an den Punkten A, B und C gleich.

Die kinetische Energie ist nur dann Null, wenn der Ball stationär ist, und der Ball ist nur bei E stationär. Dies ist also der einzige Punkt, an dem die kinetische Energie Null ist.

Also ... vertraue diesem Buch nicht.

paparazzo
2018-01-14 21:54:24 UTC
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Der Buchtext ist falsch.

Wenn es bei D kinetische Energie hat, dann hat es bei B kinetische Energie.
Es gibt eine Bewegungskomponente in X-Richtung.

Bei D gibt es die potentielle Energie von Druckluft (was sie zum Abprallen bringt).

Die richtige Antwort E ist nicht einmal eine Wahl im Buch.

QuIcKmAtHs
2018-01-14 19:50:53 UTC
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Über viele Überlegungen stimme ich der Antwort von Pieter zu.Vielleicht werde ich noch näher darauf eingehen.Die Gleichung der kinetischen Energie lautet $ \ frac {1} {2} mv ^ 2 $.Die Bewegung der Kugel ist eine Projektilbewegung und kann durch zwei Vektoren aufgelöst werden: die horizontale und die vertikale.

Die vertikale Komponente dieser Geschwindigkeit nimmt um $ -g $ ab, wenn sie sich der maximalen Höhe nähert.Daher ist die Geschwindigkeit in der maximalen Höhe Null, da die Energie hier zu potentieller Energie geworden ist.

Die horizontale Komponente ist dagegen nicht Null und nimmt weiter ab, da Energie durch Wärmeenergie verloren geht.

Daher ist unsere resultierende Geschwindigkeit nicht Null.Daher ist $ \ frac {1} {2} mv ^ 2 $ definitiv nicht Null.Daher ist nur E korrekt, wenn der Ball in Ruhe ist.

gnasher729
2018-01-14 23:36:03 UTC
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Erstens ist das Bild wirklich irreführend.Wenn ich es mir anschaue, scheine ich anzuzeigen, dass sich der Ball immer noch horizontal bewegt und daher am Punkt B kinetische Energie hat. Er hätte nur dann keine kinetische Energie oben, wenn Sie den Ball absolut gerade nach oben werfen.

Es wird schlimmer.Unter der Annahme, dass die horizontale Bewegung der Zeichnung nur eine Zeitlinie darstellt und der Ball tatsächlich gerade auf und ab geht, ist die Antwort für Punkt D sehr, sehr zweifelhaft.Wenn der Ball den Boden berührt, beginnt er mit kinetischer Energie, weil er sich nach unten bewegt.Diese Energie wird in potentielle Energie (wie eine Feder) umgewandelt, wenn der Ball auf den Boden trifft und komprimiert wird.Am Punkt maximaler Kompression gibt es keine kinetische Energie, der Ball steht still.Dann beginnt es sich wieder auszudehnen und die potentielle Energie wird wieder in kinetische Energie umgewandelt.

Es gibt starke Anzeichen dafür, dass die horizontale Achse keine Zeit ist: Die Achse ist ein Rechteck, das so etwas wie eine Tafel darstellt.
Der Text sagt "Das Diagramm unten zeigt den ** Pfad **, den ein Ball nimmt".Hervorhebung von mir.Das Wort "Pfad" zeigt an, dass der Ball im tatsächlichen Raum angezeigt wird, nicht in kartesischen Koordinaten, wobei x die Zeit ist.
@Acccumulation "nachdem es getreten wurde" ist es ziemlich schwer, es gerade nach oben zu treten, ist ein weiterer Indikator
Ein Argument für die X-Achse, die die Zeit darstellt, ist, dass es schwierig wäre, die Unterscheidung zwischen der Startbedingung D und E ansonsten zu zeigen.Dieser ESA [Artikel] (http://blogs.esa.int/rocketscience/2016/03/13/why-exomars-ride-to-space-takes-the-time-it-does/) hat eine Entfernung / Zeit[Diagramm] (http://blogs.esa.int/rocketscience/files/2016/03/Fig3.png), das ein bisschen wie eines in der Frage aussieht.
@Acccumulation: ** Pfad ** impliziert überhaupt nichts.In der Thermodynamik sprechen wir beispielsweise von einem [Pfad] (https://en.wikipedia.org/wiki/Thermodynamic_process_path) für "eine Reihe von Zuständen, durch die ein System von einem anfänglichen Gleichgewichtszustand in einen endgültigen Gleichgewichtszustand übergeht".Dieser Pfad kann in P-V-, P-T- oder T-s-Koordinaten dargestellt werden.Der Weg des Fußballs kann perfekt in Höhen-Zeit-Koordinaten dargestellt werden, nicht nur in x-z.
@EricDuminil bedeutet einfach nicht, dass ein Begriff für eine alternative Bedeutung in anderen Kontexten verwendet werden kann, dass er nicht seine Standardbedeutung impliziert, wenn dieser Kontext nicht angegeben ist.Wenn diese Bedeutung von "Pfad" beabsichtigt war, sollte sie "repräsentiert" und nicht "zeigt" sein, und es sollte angegeben werden, dass es sich um den Pfad in Zeit-Raum-Koordinaten handelt.Man sollte nicht erwarten, dass die Schüler nur raten, welche Bedeutung Sie beabsichtigt haben.
@Acccumulation: Nur um klar zu sein: Diese Frage ist scheiße.Trotzdem gibt es keinen Unterschied zwischen einem Pfad in 3D und einem Pfad in anderen Koordinaten.Es ist die gleiche Bedeutung und im Grunde der gleiche Kontext.
@EricDuminil Nein, es gibt einen Unterschied zwischen dem Einrichten einer Entsprechung zwischen dem physischen Raum (d. H. Punkten auf einem Blatt Papier) und einem abstrakten Raum und einer Entsprechung zwischen dem physischen Raum und dem physischen Raum, d. H. Einer Zeichnung.Es wurden keine Achsen und keine Koordinaten angegeben, und es wurde nicht als "Graph", sondern als "Pfad" bezeichnet.Die einzig vernünftige Interpretation ist, dass dies eine bildliche Darstellung des Raumes ist.Darüber hinaus macht es keinen Sinn zu sagen, dass sich der Ball bei E nicht mehr bewegt, es sei denn, die horizontale Richtung ist räumlich.Wenn x Zeit wäre, würde der Ball niemals aufhören, sich zu bewegen.
@Acccumulation: Ich gebe auf, diese Frage ist in der Tat irreparabel gebrochen.;)
Kzwix
2018-01-16 20:06:47 UTC
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Wie andere angegeben haben, ist der einzige Zustand, in dem es keine kinetische Energie gibt, E, es sei denn, der Ball bewegt sich nur in vertikaler Richtung (in diesem Fall hat der Ball bei B keine kinetische Energie).

Was die potentielle (Schwerkraft-) Energie betrifft, wenn der Boden als "absolute" Stufe 0 betrachtet wird, dann hat er keine, aber wenn jemand ein Loch unter den Ball graben würde, würde er fallen ... waszeigt an, dass es potentielle Energie hat (aber dass die Energie nicht umgewandelt werden kann, da der Ball nicht fallen kann), anstatt überhaupt keine zu haben.Diese "Annäherung" wird jedoch von den meisten Physikern verwendet, sodass wir sie gleiten lassen können.

Alles in allem scheint das Buch Müll zu sein, so wie es die Dinge erklärt, auch wenn der Autor zu wissen scheint, wovon er spricht.Werfen Sie es besser in den Papierkorb und suchen Sie nach einem besseren.

Dieser Beitrag dient nicht dazu, etwas hinzuzufügen, es ist nur eine Wiederholung.
stevie
2018-01-17 01:10:28 UTC
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Wenn sich der Ball bewegt, hat er kinetische Energie.Wenn der Ball gerade nach oben getreten würde, wäre seine Energie am Apogäum potenziell, da er sich nicht horizontal oder vertikal bewegt, sondern kurz anhält.Wenn der Ball in eine andere Richtung als perfekt vertikal getreten wird, hat er während seines gesamten Fluges kinetische Energie, da er niemals aufhört, sich horizontal zu bewegen.Die potentielle Energie an jedem Punkt seines Weges ist gh, wobei h ist, wie hoch von einer Referenz, dem Boden in diesem Fall, der Kugel zu einem bestimmten Zeitpunkt und g, der Schwerkraft.Wenn der Ball auf dem Boden liegt, ist PE Null.

Natürlich ist die potentielle Energie der Gravitation die Art, die wir im Vergleich zur gespeicherten Energie aus dem Tritt oder den Sprüngen in Betracht ziehen

Ja, das Buch stinkt!

Abdul Ahad
2018-01-16 16:52:24 UTC
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Wenn es sich überhaupt bewegt, hat es kinetische Energie, da Geschwindigkeit ein Parameter ist.Es umkreist auch die Sonne und würde jeden ankommenden Asteroiden auf seine Weise beeinflussen, selbst in Ruhe relativ zur Erde im Stadium E.

Die Luftmoleküle im Ball haben auch kinetische Energie, ihre Bewegung und ihre Kollisionen mit dem Inneren des Balls behalten die Form bei.Die Oberfläche des Balls sublimiert auch bei kalten Temperaturen aufgrund seiner zufälligen lokalen kinetischen Energie.

Es hat weniger kinetische Energie, wenn es sich am oberen Ende des Bogens befindet. Diese wird als potenzielle Energie relativ zum Gravitationsfeld der Erde gespeichert und auf dem Weg nach unten in kinetische Energie umgewandelt.Wenn Sie den Ball direkt nach oben werfen, hat er am Scheitelpunkt keine Bewegung, und das geschlossene chemische System hat keine kinetische Energie in Bezug auf das Gravitationsfeld der Erde.Wenn es überhaupt eine seitliche Bewegung gibt, würde seine Geschwindigkeit die KE ungleich Null machen.

Bewegt es sich?

Trevor_G
2018-01-19 14:03:51 UTC
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Gut, dass Sie mit Ihrem Kind Mathe-Hausaufgaben machen.

Wie andere bereits erwähnt haben, ist die geschriebene Frage und Antwort fehlerhaft.Die richtige Antwort lautet natürlich nur E.

Es gibt jedoch eine Bedingung, bei der B keine kinetische Energie haben könnte.

Das wäre, wenn sich der Referenzrahmen genau mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt wie der Ball, wenn er sich oben auf dem ersten Peak befindet.

Das heißt, wenn sich das Ganze oben in einem Eisenbahnwagen befindet, der genau auf diese Geschwindigkeit beschleunigt, wenn der Ball B erreicht, und Sie aus dem Auto heraus zuschauen.

Wenn der Waggon dann auf die Anfangsgeschwindigkeit zurückgebremst wird, nachdem der Ball B passiert hat und E erreicht hat, sind B und E wahrscheinlich möglich.

Wohlgemerkt, die Kurve für die erste Schleife würde deutlich zusammengezogen aussehen.

Bonuspunkt: Der Fußball braucht Luft, wenn er so abprallt oder der Boden aus Wackelpudding besteht.

Der Ball hat immer noch eine Geschwindigkeit in x-Richtung, d.h.e.Parallel zum Boden hat es daher noch kinetische Energie.
@physics90 es ist alles "relativ".Die kinetische Energie ist ein relatives Maß, das auf dem Referenzrahmen des Beobachters basiert.Sogar ein Ball, der still auf dem Boden sitzt, hat kinetische Energie relativ zur Sonne.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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