En trampolin ser ut som ingenting mer enn enkelt moro, men det er faktisk et komplekst utvalg av fysikkens mest grunnleggende lover. Hopping opp og ned er et klassisk eksempel på bevaring av energi, fra potensial til kinetisk. Det viser også Hooke's lover og våren konstant. Videre verifiserer og illustrerer hver av Newtons tre bevegelseslover.
Kinetisk energi
Kinetisk energi oppstår når en gjenstand med en viss mengde masse beveger seg med en gitt hastighet. Med andre ord har alle bevegelige gjenstander kinetisk energi. Formelen for kinetisk energi er som følger: KE = (1/2) mv ^ 2, hvor m er masse, og v er hastighet. Når du hopper på en trampolin, har kroppen din kinetisk energi som endres over tid. Når du hopper opp og ned, øker og senker din kinetiske energi med hastigheten din. Din kinetiske energi er størst, like før du treffer trampolinen på vei ned og når du forlater trampolinoverflaten på vei opp. Din kinetiske energi er 0 når du når høyden på hoppet ditt og begynner å synke og når du er på trampolinen, skal du skyve oppover.
Potensiell energi
Potensiell energi endres sammen med kinetisk energi. Den totale energien din til enhver tid er lik din potensielle energi og din kinetiske energi. Potensiell energi er en funksjon av høyde og ligningen er som følger: PE = mgh hvor m er masse, g er tyngdekraften konstant og h er høyde. Jo høyere du er, desto mer potensiell energi har du. Når du forlater trampoline og du begynner å reise oppover, reduseres din kinetiske energi jo høyere du går. Med andre ord, sakter du. Når du senker og får høyde, blir din kinetiske energi overført til potensiell energi. På samme måte som du faller, reduseres høyden din som reduserer din potensielle energi. Denne energireduksjonen eksisterer fordi energien din skifter fra potensiell energi til kinetisk energi. Overføringen av energi er et klassisk eksempel på bevaring av energi, som sier at total energi er konstant over tid.
Hooke's Law
Hooke lov omhandler fjærer og likevekt. En trampolin er i utgangspunktet en elastisk plate som er koblet til flere fjærer. Når du lander på trampolinen strekker fjærene og trampolinoverflaten ut som et resultat av kraften av kroppen som lander på den. Hooke's lov sier at fjærene vil arbeide for å komme tilbake til likevekt. Med andre ord vil fjærene trekke seg tilbake mot kroppens vekt mens du lander. Størrelsen på denne kraften er lik den som du utøver på trampoline når du lander. Hooke's lov er angitt i følgende ligning: F = -kx hvor F er kraft, k er fjærkonstanten og x er forskyvningen av fjæren. Hooke's lov er bare en annen form for potensiell energi. Akkurat som trampolinen er i ferd med å drive deg opp, er din kinetiske energi 0, men din potensielle energi er maksimert, selv om du er i en minimumshøyde. Dette skyldes at din potensielle energi er relatert til vårens konstant og Hooke's Law.
Newtons bevegelseslover
Hopping på en trampolin er en utmerket måte å illustrere alle tre av Newtons bevegelseslover. Den første loven som sier at et objekt vil fortsette sin bevegelse, med mindre det utføres av en utvendig kraft, illustreres av det faktum at du ikke svier inn i himmelen når du hopper opp og at du ikke flyr gjennom bunnen av Trampoline når du kommer ned. Gravity og trampolinens fjær holder deg bouncing. Newtons andre lov illustrerer hvordan hastigheten din endres med den grunnleggende ligningen for F = ma, eller kraften er lik masse som multipliseres med akselerasjon. Denne enkle ligningen brukes til å finne ligningene for kinetisk energi, hvor akselerasjon er rett og slett tyngdekraften. Newtons tredje lov sier at for hver handling er det en lik en motsatt reaksjon. Dette er illustrert av Hooke's lov. Når fjærene er strukket, viser de en like og motsatt kraft, komprimerer tilbake i likevekt og skyter deg opp i luften.
