View
240
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
UTJEČE LI TLAK ZRAKA NA ODSKOK LOPTE?
Učenici:Antonio Matas (8.raz.)Tomislav Munitić (8.raz.)
Mentor:Jadranka Vujčić
OŠ “Dobri”Kliška 25
21000 Split
1. UvodUspjesi naših olimpijaca i održavanje svjetskog prvenstva u rukometu u našem gradu poslužili su nam kao motiv za odabir ovog projekta
Budući da je odskok lopte važan, došli smo na ideju istražiti odnos tlaka zraka u lopti i njezina odskoka od poda
U sportskoj dvorani istražili smo odskok više vrsta lopti (rukometna, košarkaška i odbojkaška lopta)
Svrha je eksperimentalnog rada pronaći kako promjena vrijednosti tlaka u lopti mijenja visinu njezina odskoka od poda
2. TeorijaTlak iskazujemo količnikom pritisne sile i ploštine na koju sila djeluje okomito
F je pritisna sila u njutnima (N)S je ploština u kvadratnim metrima (m2)p je tlak u paskalima (Pa)
Paskal je tlak koji proizvodi sila od 1N djelujući okomito na površinu ploštine 1m2.
SFp =
Tlak
Mjerni instrumenti kojima se mjeri tlak su:manometar – mjeri tlak plina u zatvorenom prostorubarometar – mjeri atmosferski tlaktlakomjer – mjeri tlak u ljudskom tijelu
Tlak kojim zračni omotač tlači površinu Zemlje nazivamo atmosferski tlak. Atmosferski tlak na razini mora iznosi 101300 Pa, odnosno 101.3 kPa.
Tlak zraka u lopti koji mjerimo kompresorom je baždarni tlak (tlak koji se mjeri relativno s atmosferskim tlakom). Ukupni (apsolutni) tlak u lopti je baždarni tlak plus atmosferski tlak.
Djelovanje sila
Sile uzrokovane tlakom zraka djeluju na unutarnji i vanjski dio lopte. Također se pojavljuje elastična sila i sila unutarnjeg trenja koje djeluju unutar vanjskog dijela i gumenog unutarnjeg dijela lopte.
Sile koje nastaju trenjem: statično trenjeotpor zrakaunutarnje trenje
Sile koje uzrokuje zrak: uzgon zrakaotpor zraka
Osnovna sila koja djeluje na loptu je gravitacijska sila
Djelovanje sila
Sile koje su povezane sa sudarom lopte i poda su -FN (lopta na pod) i FN (poda na loptu).
Prilikom odskoka lopte trebamo uzeti u obzir sile koje uzrokuje tlak zraka, elastične sile i sile trenja unutar lopte
Djelovanje sila
Sila pritiska je uzrokovana sudarom molekula zraka sa površinom. Sila na površinu koja ovisi o pojedinoj molekuli zraka je veoma mala. Ipak, obično ima mnogo molekula zraka tako da sveukupna pritisna sila može biti velika.
Drugi učinci poput uzgona i trenja zraka su također uzrokovani sudarom molekula zraka i površine.
Iznos pritisne sile na površinu Fp se izračunava množenjem tlaka p sa površinom S.
Fp = p · S
3. EksperimentCilj:
Eksperimentom istražiti kako promjena vrijednosti tlaka u lopti utječe na visinu prvog i drugog odskoka od poda nakon što je ispuštenaPokazati vezu između tlaka zraka i odskoka loptiUsporediti visine odskoka različitih lopti
Zadatak:Eksperimentom provjeriti utječe li promjena vrijednosti tlaka zraka u lopti na visinu njezina prvog i drugog odskoka od poda. Isti eksperiment ponoviti za tri različite lopte (košarkaška, odbojkaška i rukometna).
Pribor:košarkaška lopta, odbojkaška lopta, rukometna loptaštap dug 2m sa centimetarskom skalom za mjerenje odskokamali zračni kompresor za pumpanje i ispumpavanje s manometrom za mjerenje tlaka zraka u lopti
Tijek rada
1. Pumpanje košarkaške lopte sa zračnim kompresorom na tlak 180 kPa tako da počnemo s loptom koja je potpuno napuhana
2. Manometrom mjerimo tlak zraka u lopti od 180 kPa
Tijek rada
3. Namjestimo dvometar vertikalno.4. Loptu ispuštamo s visine 1.8 m ravno dolje da
padne i da se odbije od poda 2 puta
5. Mjerenje se ponavlja tri puta6. Visinu odskoka mjerimo pomoću centimetarske
skale ugrađene na stalku
Tijek rada
7. Unošenje podataka u tablicu.8. Smanjujemo tlak u lopti uguravanjem igle zračnog
kompresora u loptu postepeno na 160 kPa, 140 kPa itd. dok ne postignemo 20 kPa
9. Ponavljanje koraka 3 - 7 s košarkaškom loptom s manjim tlakovima
10. Eksperiment ponovimo za odbojkašku i rukometnu loptu
Tijek rada
Rezultati mjerenja i račun
0.3630.8031.820
0.6101.0101.840
0.8571.2771.860
0.9271.3561.880
1.0301.4131.8100
1.0931.4461.8120
1.1401.4771.8140
1.1731.4831.8160
1.1901.4971.8180
visina 2. odskokah2 [m]
visina 1. odskokah1 [m]
visina puštanja lopteh [m]
tlakp [kPa]
Mjerenja za košarkašku loptu
Rezultati mjerenja i račun
0.5330.9631.820
0.6631.0901.840
0.7501.1601.860
0.7961.1961.880
0.8601.2531.8100
0.8671.2631.8120
0.8931.2831.8140
visina 2. odskokah2 [m]
visina 1. odskokah1 [m]
visina puštanja lopteh [m]
tlakp [kPa]
Mjerenja za odbojkašku loptu
Rezultati mjerenja i račun
0.4270.8761.820
0.5601.0001.840
0.7061.1371.860
0.8131.2431.880
0.8831.2961.8100
0.8971.3061.8120
visina 2.odskokah2 [m]
visina 1.odskokah1 [m]
visina puštanja lopteh [m]
tlakp [kPa]
Mjerenja za rukometnu loptu
Rezultati mjerenja i račun
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
p [kPa]
h1 [m
] Košarkaška loptaOdbojkaška loptaRukometna lopta
Ovisnost visine 1. odskoka lopti o tlaku
Rezultati mjerenja i račun
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
p [kPa]
h2 [m
] Košarkaška loptaOdbojkaška loptaRukometna lopta
Ovisnost visine 2. odskoka lopti o tlaku
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 20 40 60 80 100 120 140 160
p [kPa]
h [m
] Prvi odskokDrugi odskok
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
p [kPa]
h [m
] Prvi odskokDrugi odskok
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 20 40 60 80 100 120 140
p [kPa]
h [m
] Prvi odskokDrugi odskok
Ovisnost visine prvog i drugog odskoka košarkaške lopte o tlaku
Ovisnost visine prvog i drugog odskoka odbojkaške lopte o tlaku
Ovisnost visine prvog i drugog odskoka rukometne lopte o tlaku
Tijek rada1. Ispustimo loptu s visine 1.8 m
na indigo papir koji je na horizontalnoj površini (podu)
2. Izmjerili smo promjer otiska lopte
3. Mijenjali smo tlak lopti i mjerili promjere otiska
4. Pokus smo ponovili s odbojkaškom i rukometnom loptom
5. Pomoću radijusa smo izračunali površine otisaka
6. Koristeći površine i tlak izračunavali smo sile pritiska na unutrašnjem spljoštenom dijelu
Rezultati mjerenja i račun
1872.840.0156070.07120
1662.640.0118760.06240
1778.560.0111160.06060
1804.320.0100240.05780
1899.800.0094990.055100
1868.020.0084910.052120
1921.920.0080080.051140
1960.140.0075390.049160
2025.800.0072350.048180
pritisna silaFp [N]
površina otiskaS [m2]
polumjer otiskar [m]
tlakp [kPa]
Izračunati podaci za sile pritiska košarkaške lopte
Rezultati mjerenja i račun
1742.280.0145190.06820
1530.200.0109300.05940
1519.840.0094990.05560
1470.060.0081670.05180
1417.000.0070850.048100
1307.240.0059420.044120
1361.280.0056720.043140
pritisna silaFp [N]
površina otiskaS [m2]
polumjer otiskar [m]
tlakp [kPa]
Izračunati podaci za sile pritiska odbojkaške lopte
Rezultati mjerenja i račun
1099.20.009160.05420
1098.00.007850.05040
1040.00.006500.04660
1094.40.006080.04480
1056.00.005280.041100
1023.00.004650.039120
pritisna silaFp [N]
površina otiskaS [m2]
polumjer otiskar [m]
tlakp [kPa]
Izračunati podaci za sile pritiska rukometne lopte
Rezultati mjerenja i račun
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
p [kPa]
Fp [N
]
Košarkarška loptaOdbojkaška loptaRukometna lopta
Ovisnost pritisne sile o tlaku
AnalizaAnalizirajući podatke uočili smo jednako ponašanje košarkaške, odbojkaške i rukometne lopte. Što je veći tlak, lopta više odskače. Visina odskoka se manje smanjuje kod višeg tlaka, a više kod nižeg tlaka.Pri većim tlakovima minimalna je promjena u visini odskoka.Kada je tlak padao od 40 kPa do 20 kPa, kod košarkaške lopte promjena u visini prvog odskoka je 0.207 m, a kod drugog 0.247.Kod odbojkaške lopte, promjena u visini prvog odskoka je 0.127, a kod drugog 0.130 m. Kod rukometne lopte, promjena u visini prvog odskoka je 0.124, a kod drugog je 0.133 m.Sila pritiska u jednom slučaju raste, u drugom pada, a u trećem je konstantna. To nam govori da uvelike ovisi o materijalu (ponajviše elastičnosti) od kojeg je lopta napravljena.Veličina otiska pokazuje deformaciju lopte tijekom odskoka. Kako se tlak smanjuje tako je veličina otiska veća, odnosno, deformacija lopte je veća.
4. ZaključakRezultati pokazuju da je vrijednost tlaka zraka u lopti glavni faktor koji utječe na njezin odskokPovećanjem tlaka zraka u lopti povećava se visina odskoka lopte od podaTlak zraka u lopti i odskok lopte nisu linearno ovisni
Pitanja koja otvaraju nove projekte:Utječe li vrsta materijala od kojeg je lopta napravljena na njezin odskok?Koja vrsta lopti najbolje odskače od poda?Utječe li vrsta podloge na odskok lopte?Kako visina s koje je ispuštena lopta, utječe na njezin odskok?
Hvala na pažnji
5. Literatura1. Dr. Rudolf Krsnik: Fizika 1, ŠK – Zagreb, 1994.
2. Nikola Cindro: Fizika 1, Mehanika – valovi – toplina, ŠK – Zagreb, 1975.
3. Miroslav Milinović: Hrvatska odbojkaška liga
4. Pravilnik o lopti – http://uhrs.hr
5. Izvor: Wikipedija
Recommended