À propos de la physique du trampoline
Un trampoline n’est rien d’autre qu’un simple plaisir, mais c’est en fait un ensemble complexe des lois les plus fondamentales de la physique. Sauter de haut en bas est un exemple classique de conservation de l’énergie, du potentiel à la cinétique. Il présente également les lois de Hooke et la constante du printemps. En outre, il vérifie et illustre chacune des trois lois du mouvement de Newton.
Sautez sur l'occasion pour en apprendre davantage sur la physique d'un trampoline. (Image: John Lund / Weir Nevada / Images Blend / Getty Images)Énergie cinétique
L'énergie cinétique est créée lorsqu'un objet d'une certaine masse se déplace avec une vitesse donnée. En d'autres termes, tous les objets en mouvement ont une énergie cinétique. La formule de l'énergie cinétique est la suivante: KE = (1/2) mv ^ 2, où m est la masse et v la vitesse. Lorsque vous sautez sur un trampoline, votre corps possède une énergie cinétique qui change avec le temps. Lorsque vous sautez de haut en bas, votre énergie cinétique augmente et diminue avec votre vitesse. Votre énergie cinétique est maximale, juste avant de frapper le trampoline en descendant et lorsque vous quittez la surface du trampoline en montant. Votre énergie cinétique est à 0 lorsque vous atteignez la hauteur de votre saut et commencez à descendre et lorsque vous êtes sur le trampoline, sur le point de se propulser vers le haut..
Énergie potentielle
L'énergie potentielle change avec l'énergie cinétique. A tout moment, votre énergie totale est égale à votre énergie potentielle plus votre énergie cinétique. L'énergie potentielle est fonction de la hauteur et l'équation est la suivante: PE = mgh où m est la masse, g est la constante de gravité et h est la hauteur. Plus vous êtes élevé, plus vous avez d'énergie potentielle. Lorsque vous quittez le trampoline et que vous commencez à monter, votre énergie cinétique décroît à mesure que vous montez. En d'autres termes, vous ralentissez. Lorsque vous ralentissez et gagnez de la hauteur, votre énergie cinétique est transférée en énergie potentielle. De même, lorsque vous tombez, votre hauteur diminue, ce qui diminue votre énergie potentielle. Cette diminution d'énergie existe parce que votre énergie change d'énergie potentielle en énergie cinétique. Le transfert d'énergie est un exemple classique de conservation de l'énergie, selon lequel l'énergie totale est constante dans le temps..
La loi de Hooke
La loi de Hooke traite des ressorts et de l'équilibre. Un trampoline est fondamentalement un disque élastique qui est connecté à plusieurs ressorts. Lorsque vous atterrissez sur le trampoline, les ressorts et la surface du trampoline s’étirent sous l’effet de la force exercée par votre corps. La loi de Hooke stipule que les ressorts vont travailler pour revenir à l'équilibre. En d'autres termes, les ressorts vont s'éloigner du poids de votre corps lorsque vous atterrissez. La magnitude de cette force est égale à celle que vous exercez sur le trampoline lorsque vous atterrissez. La loi de Hooke est énoncée dans l'équation suivante: F = -kx où F est la force, k est la constante du ressort et x le déplacement du ressort. La loi de Hooke n'est qu'une autre forme d'énergie potentielle. Au moment où le trampoline est sur le point de vous propulser, votre énergie cinétique est de 0 mais votre énergie potentielle est maximisée, même si vous êtes à une hauteur minimale. En effet, votre énergie potentielle est liée à la constante de printemps et à la loi de Hooke..
Les lois du mouvement de Newton
Sauter sur un trampoline est un excellent moyen d’illustrer les trois lois du mouvement de Newton. La première loi, qui stipule qu'un objet poursuivra son mouvement à moins d'une force extérieure, est illustrée par le fait que vous ne montez pas dans le ciel lorsque vous sautez vers le haut et que vous ne volez pas au fond de le trampoline quand vous descendez. La gravité et les ressorts du trampoline vous font rebondir. La seconde loi de Newton illustre l’évolution de votre vitesse avec l’équation de base F = ma, ou force égale masse multipliée par accélération. Cette équation simple est utilisée pour trouver les équations de l'énergie cinétique, où l'accélération est simplement la gravité. La troisième loi de Newton stipule que pour chaque action il y a une réaction opposée égale. Ceci est illustré par la loi de Hooke. Lorsque les ressorts sont étirés, ils exercent une force égale et opposée, se rééquilibrant et vous propulsant dans les airs..
