Um trampolim aparece como nada mais do que simples diversão, mas na verdade é um conjunto complexo das leis mais básicas da física. Saltar para cima e para baixo é um exemplo clássico de conservação de energia, desde o potencial até a cinética. Ele também mostra as leis de Hooke e a constante da primavera. Além disso, ele verifica e ilustra cada uma das três leis do movimento de Newton.
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Energia cinética
A energia cinética é criada quando um objeto com alguma quantidade de massa está em movimento com uma determinada velocidade. Em outras palavras, todos os objetos em movimento têm energia cinética. A fórmula para energia cinética é a seguinte: KE = (1/2) mv ^ 2, onde m é massa e v é velocidade. Quando você pula em um trampolim, seu corpo possui energia cinética que muda ao longo do tempo. À medida que você pula para cima e para baixo, sua energia cinética aumenta e diminui com sua velocidade. Sua energia cinética é maior, antes de bater o trampolim no caminho para baixo e quando você deixa a superfície do trampolim no caminho para cima. Sua energia cinética é 0 quando você atinge o auge do seu salto e começa a descer e quando está no trampolim, prestes a impulsionar para cima.
Energia Potencial
A energia potencial muda junto com a energia cinética. Em qualquer momento, sua energia total é igual à sua energia potencial, mais sua energia cinética. A energia potencial é uma função de altura e a equação é a seguinte: PE = mgh onde m é massa, g é a constante de gravidade e h é altura. Quanto maior for, mais energia você tem. À medida que você deixa o trampolim e você começa a viajar para cima, sua energia cinética diminui quanto mais você vá. Em outras palavras, você diminui a velocidade. À medida que você diminui a velocidade e ganha altura, sua energia cinética é transferida para energia potencial. Da mesma forma, ao cair, sua altura diminui, o que diminui sua energia potencial. Esta diminuição de energia existe porque sua energia está mudando de energia potencial para energia cinética. A transferência de energia é um exemplo clássico da conservação da energia, que afirma que a energia total é constante ao longo do tempo.
Lei de Hooke
A lei de Hooke trata de molas e equilíbrio. Um trampolim é basicamente um disco elástico que está conectado a várias molas. À medida que você pousa no trampolim, as molas e a superfície do trampolim se estendem como resultado da força do seu corpo pousando nela. A lei de Hooke afirma que as molas funcionarão para retornar ao equilíbrio. Em outras palavras, as molas voltarão contra o peso do seu corpo ao aterrar. A magnitude desta força é igual à que você exerce no trampolim quando você pousa. A lei de Hooke é indicada na seguinte equação: F = -kx onde F é força, k é a constante de mola e x é o deslocamento da mola.A lei de Hooke é apenas outra forma de energia potencial. Assim como o trampolim está prestes a impulsioná-lo, sua energia cinética é 0, mas sua energia potencial é maximizada, mesmo que você tenha uma altura mínima. Isso ocorre porque sua energia potencial está relacionada à constante da primavera e à Lei de Hooke.
As leis de movimento de Newton
Saltar em um trampolim é uma excelente maneira de ilustrar as três leis de movimento de Newton. A primeira lei, que afirma que um objeto continuará seu movimento, a menos que seja agido por uma força externa, é ilustrado pelo fato de que você não se aproxima do céu quando você pula e não passa pelo fundo o trampolim quando você desce. Gravidade e as molas do trampolim mantê-lo saltando. A segunda lei de Newton ilustra como sua velocidade muda com a equação básica de F = ma, ou força igual a massa multiplicada por aceleração. Esta equação simples é usada para encontrar as equações da energia cinética, onde a aceleração é simplesmente gravidade. A lei de Newton afirma que, para cada ação, há uma reação oposta e igual. Isto é ilustrado pela lei de Hooke. Quando as molas estão esticadas, elas exibem uma força igual e oposta, comprimindo de volta ao equilíbrio e propelindo você no ar.
