Курсовая работа: Зависимость высоты отскока мяча от высоты падения

Введение....................................................................................................................... 3

Часть 1. Теоретическая часть......................................................................................5

1.1 Механическое движение....................................................................................... 5

1.2 Свободное падение тел......................................................................................... 6

1.3 Скорость и ускорение при падении мяча........................................................... 7

1.4 Энергия при падении и отскоке мяча................................................................. 9

1.5 Удар мяча о поверхность и потери энергии...................................................... 11

1.6 Факторы, влияющие на высоту отскока............................................................ 11

Часть 2. Практическая часть..................................................................................... 14

2.1 Организация и методика проведения исследования........................................ 14

2.2 Алгоритм проведения опыта.............................................................................. 15

2.3 Оборудование и техника безопасности............................................................. 17

2.4 Оценка погрешности измерений........................................................................ 18

2.5 Результаты экспериментального исследования............................................... 19

2.6 Первичные наблюдения по таблице................................................................. 19

2.7 Анализ и обработка результатов исследования............................................... 20

2.8 Пример расчёта................................................................................................... 21

2.9 График зависимости высоты отскока от высоты падения.............................. 21

2.10 Практическая значимость проекта.................................................................. 22

2.11 Вывод по результатам практического исследования.....................................24

Заключение................................................................................................................ 25

Список использованных источников...................................................................... 27

Введение

Мяч после удара о пол почти всегда подпрыгивает вверх, однако обычно не возвращается на ту же высоту, с которой был отпущен. Это явление знакомо каждому человеку из повседневной жизни: мяч отскакивает во время игры, тренировок, занятий физкультурой или обычного броска о пол. На первый взгляд процесс кажется простым, но с точки зрения физики он связан сразу с несколькими важными явлениями: свободным падением тела, действием силы тяжести, изменением скорости, превращением потенциальной энергии в кинетическую, ударом о поверхность и потерями энергии.

При падении мяч движется вниз под действием силы тяжести. Чем выше он находится над поверхностью, тем больше его потенциальная энергия. Во время движения вниз эта энергия постепенно превращается в кинетическую, то есть в энергию движения. Перед самым ударом о пол мяч имеет наибольшую скорость. После столкновения часть энергии возвращается мячу, и он начинает двигаться вверх. Именно поэтому происходит отскок. Однако часть энергии при ударе расходуется на деформацию мяча, небольшую деформацию поверхности, нагрев и звук, поэтому мяч не поднимается на исходную высоту.

Актуальность темы заключается в том, что она помогает увидеть связь между теоретическими законами физики и реальными наблюдениями. В учебном курсе рассматриваются свободное падение, механическая энергия, скорость движения и закон сохранения энергии. На практике эти понятия становятся более понятными, когда их можно проверить опытным путём. На примере обычного мяча можно показать, что увеличение высоты падения приводит к увеличению скорости перед ударом и влияет на высоту последующего отскока.

Тема проекта выбрана потому, что отскок мяча является доступным и наглядным примером механического движения. Для проведения исследования не требуется сложное оборудование: достаточно мяча, вертикальной измерительной шкалы и ровной поверхности. При этом опыт позволяет получить числовые результаты, оформить их в таблицу, построить график и сделать обоснованный вывод о характере зависимости.

Практическая значимость проекта состоит в том, что результаты опыта можно использовать для объяснения поведения разных мячей при ударе о поверхность. Футбольный, баскетбольный, теннисный или резиновый мяч могут отскакивать по-разному. На высоту отскока влияет не только высота падения, но и материал мяча, степень его упругости, давление воздуха внутри мяча, жёсткость поверхности и точность измерений. В данном проекте основное внимание уделяется именно высоте падения, поэтому остальные условия опыта должны оставаться одинаковыми.

Цель проекта — экспериментально установить, как высота отскока мяча зависит от высоты его падения, и объяснить полученную зависимость с точки зрения законов физики.

Объект исследования — движение мяча при падении и последующем отскоке от твёрдой поверхности.

Предмет исследования — зависимость высоты отскока мяча от высоты его падения.

Гипотеза исследования: если увеличивать высоту падения мяча, то высота его отскока также будет увеличиваться. При одинаковых условиях опыта эта зависимость должна быть близка к линейной, однако высота отскока будет меньше высоты падения из-за потерь энергии при ударе [3].

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

– изучить теоретические сведения о свободном падении тела, скорости перед ударом, механической энергии и отскоке мяча;
– подготовить оборудование для проведения опыта;
– провести серию измерений при разных высотах падения мяча;
– зафиксировать высоту отскока для каждого опыта;
– оформить результаты измерений в виде таблицы;
– построить график зависимости высоты отскока от высоты падения;
– проанализировать полученные данные и сделать вывод о характере зависимости.

Методы исследования: изучение учебной литературы по физике, наблюдение, эксперимент, измерение, сравнение результатов, обработка данных и построение графика. Таким образом, исследование зависимости высоты отскока мяча от высоты падения позволяет на простом примере показать действие физических законов.