En trampolin fremstår som intet mere end simpelt sjovt, men det er faktisk et komplekst udvalg af fysikens mest grundlæggende love. At springe op og ned er et klassisk eksempel på bevarelse af energi, fra potential til kinetisk. Det viser også Hooke's love og foråret konstant. Desuden verificerer og illustrerer den hver af Newtons tre bevægelseslove.
Kinetisk energi
Kinetisk energi skabes, når en genstand med en vis masse masse bevæger sig med en given hastighed. Med andre ord har alle bevægelige objekter kinetisk energi. Formlen for kinetisk energi er som følger: KE = (1/2) mv ^ 2, hvor m er masse, og v er hastighed. Når du hopper på en trampolin, har din krop kinetisk energi, der ændrer sig over tid. Når du hopper op og ned, stiger din kinetiske energi og falder med din hastighed. Din kinetiske energi er størst, lige før du rammer trampolinen på vej ned, og når du forlader trampolinfladen på vej op. Din kinetiske energi er 0, når du når højden af dit spring og begynder at falde ned, og hvornår er det på trampolinen, der er ved at køre fremad.
Potentiel energi
Potentiel energi ændres sammen med kinetisk energi. På ethvert tidspunkt er din samlede energi lig med din potentielle energi plus din kinetiske energi. Potentiel energi er en funktion af højden, og ligningen er som følger: PE = mgh hvor m er masse, g er tyngdekraften konstant og h er højde. Jo højere du er, desto mere potentielle energi har du. Når du forlader trampolinen, og du begynder at rejse opad, reducerer din kinetiske energi jo højere du går. Med andre ord, sænker du. Når du sænker og får højden, overføres din kinetiske energi til potentiel energi. Ligesom du falder, falder din højde, hvilket reducerer din potentielle energi. Denne energiforringelse eksisterer, fordi din energi ændrer sig fra potentiel energi til kinetisk energi. Overførslen af energi er et klassisk eksempel på bevarelse af energi, som siger at den samlede energi er konstant over tid.
Hooke's Law
Hooke's lov omhandler fjedre og ligevægt. En trampolin er dybest set en elastisk skive, der er forbundet med flere fjedre. Når du lander på trampolinen, strækker fjedrene og trampolinoverfladen ud som følge af kraften i din krop, der lander på den. Hooke's lov siger, at fjedrene vil arbejde for at vende tilbage til ligevægt. Med andre ord vil fjedrene trække sig tilbage imod vægten af din krop, mens du lander. Størrelsen af denne kraft er lig med den, som du udøver på trampolinen, når du lander. Hooke's lov er angivet i følgende ligning: F = -kx hvor F er kraft, k er fjederkonstanten og x er forskydningen af fjederen. Hooke's lov er blot en anden form for potentiel energi. Ligesom trampolinen er ved at fremskynde dig, er din kinetiske energi 0, men din potentielle energi maksimeres, selvom du er i en mindste højde. Dette skyldes, at din potentielle energi er relateret til forårskonstanten og Hooke's Law.
Newtons bevægelseslove
At hoppe på en trampolin er en glimrende måde at illustrere alle tre Newtons bevægelseslove på. Den første lov, der siger, at et objekt vil fortsætte sin bevægelse, medmindre det påvirkes af en ydre kraft, illustreres af det forhold, at du ikke svæver ind i himlen, når du hopper op, og at du ikke flyver gennem bunden af Trampolinen, når du kommer ned. Gravity og sporene af trampolinen holder dig hoppende. Newtons anden lov illustrerer, hvordan din hastighed ændres med den grundlæggende ligning for F = ma, eller kraft er lig med masse multipliceret med acceleration. Denne simple ligning bruges til at finde ligningerne for kinetisk energi, hvor acceleration simpelthen er tyngdekraften. Newtons tredje lov siger, at for hver handling er der en lige så modsat reaktion. Dette er illustreret af Hooke's lov. Når fjedrene strækkes, udviser de en lige og modsat kraft, der komprimeres tilbage i ligevægt og fremdriver dig i luften.
