Un trampolín no parece más que una simple diversión, pero en realidad es una compleja gama de las leyes más básicas de la física. Saltar arriba y abajo es un ejemplo clásico de la conservación de la energía, desde el potencial hasta la cinética. También muestra las leyes de Hooke y la constante de primavera. Además, verifica e ilustra cada una de las tres leyes de movimiento de Newton.
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Energía cinética
La energía cinética se crea cuando un objeto con cierta cantidad de masa se mueve con una velocidad determinada. En otras palabras, todos los objetos en movimiento tienen energía cinética. La fórmula para la energía cinética es la siguiente: KE = (1/2) mv ^ 2, donde m es la masa, y v es la velocidad. Cuando te subes a un trampolín, tu cuerpo tiene energía cinética que cambia con el tiempo. A medida que saltas hacia arriba y hacia abajo, tu energía cinética aumenta y disminuye con tu velocidad. Su energía cinética es máxima, justo antes de golpear el trampolín en el camino de descenso y cuando deja la superficie del trampolín en el camino ascendente. Su energía cinética es 0 cuando alcanza la altura de su salto y comienza a descender y cuando está en el trampolín, a punto de impulsarse hacia arriba.
Energía potencial
La energía potencial cambia junto con la energía cinética. En cualquier momento, tu energía total es igual a tu energía potencial más tu energía cinética. La energía potencial es una función de la altura y la ecuación es la siguiente: PE = mgh donde m es la masa, g es la constante de gravedad y h es la altura. Cuanto más alto eres, más energía potencial tienes. Cuando sales del trampolín y empiezas a viajar hacia arriba, tu energía cinética disminuye cuanto más subes. En otras palabras, disminuyes la velocidad. A medida que bajas la velocidad y ganas altura, tu energía cinética se transfiere a energía potencial. Del mismo modo, a medida que caes, tu altura disminuye lo que disminuye tu energía potencial. Esta disminución de energía existe porque tu energía está cambiando de energía potencial a energía cinética. La transferencia de energía es un ejemplo clásico de la conservación de la energía, que establece que la energía total es constante a lo largo del tiempo.
Ley de Hooke
La ley de Hooke trata de resortes y equilibrio. Un trampolín es básicamente un disco elástico que está conectado a varios resortes. Al aterrizar en el trampolín, los muelles y la superficie del trampolín se estiran como resultado de la fuerza de su cuerpo al aterrizar sobre él. La ley de Hooke establece que los resortes funcionarán para volver al equilibrio. En otras palabras, los resortes retrocederán contra el peso de tu cuerpo cuando aterrices. La magnitud de esta fuerza es igual a la que ejerces sobre el trampolín cuando aterrizas. La ley de Hooke se expresa en la siguiente ecuación: F = -kx donde F es fuerza, k es la constante de resorte yx es el desplazamiento del resorte.La ley de Hooke es simplemente otra forma de energía potencial. Del mismo modo que el trampolín está a punto de impulsarlo, su energía cinética es 0 pero su energía potencial se maximiza, aunque se encuentre a una altura mínima. Esto se debe a que su energía potencial está relacionada con la constante de resorte y la ley de Hooke.
Newton's Laws of Motion
Saltar en un trampolín es una excelente manera de ilustrar las tres leyes de movimiento de Newton. La primera ley, que establece que un objeto continuará su movimiento a menos que actúe sobre él una fuerza externa, se ilustra por el hecho de que no se eleva en el cielo cuando se levanta y que no se vuela por el fondo de el trampolín cuando bajes. La gravedad y los resortes del trampolín te hacen rebotar. La segunda ley de Newton ilustra cómo su velocidad cambia con la ecuación básica de F = ma, o la fuerza es igual a la masa multiplicada por la aceleración. Esta ecuación simple se usa para encontrar las ecuaciones para la energía cinética, donde la aceleración es simplemente la gravedad. La tercera ley de Newton establece que para cada acción hay una reacción igual opuesta. Esto está ilustrado por la ley de Hooke. Cuando los resortes se estiran, exhiben una fuerza igual y opuesta, comprimiéndose nuevamente en equilibrio y propulsando en el aire.
