annoncer

en undersøgelse af effekten af tætheden og temperaturen på en tennisbold påvirker den måde, den hopper på.

vil temperaturen på en tennisbold påvirke den måde, den hopper på?

af Andreas Lee

Bemærk: IEEE var ikke tilgængelig for citater

indsendt til SABIO ACADEMY for at opfylde kravene i SR 90 JUNIOR RESEARCH COURSE på SABIO ACADEMY

Alle rettigheder forbeholdes.

forfatteren giver hermed tilladelse til Sabio Academy til at gengive og distribuere papir og elektroniske kopier af dette dokument helt eller delvist i ethvert medium, der nu eller herefter oprettes.

underskrift: ___________________________________________________

abstrakt

formålet med dette eksperiment er at finde ud af, om temperaturen på en tennisbold påvirker den måde, den hopper på. Det er også at finde ud af, om temperaturen på et objekt kan påvirke dets adfærd. Hvad der hovedsageligt får en tennisbold til at hoppe, er alt det tryk, der er gemt inde. Der er ikke meget pres i bolden, men nok til, at luftmolekylerne frit kan bevæge sig, og så hvis der er et hul inde, kan molekylerne glide for at dække det. Når en tennisbold hopper, tvinges luftmolekylerne indeni til at bevæge sig til jorden, og når bolden kommer op igen, bevæger luftmolekylerne sig hurtigt op igen for at fylde rummet, hvilket får noget af tennisboldens vægt til at gå op.

i dette eksperiment sætter man tennisbolden ved fire forskellige temperaturer—rum, frysning, varmt og koldt. Find først en tennisbold med et termometer lige ved siden af det og lad det stå ved stuetemperatur i 20 minutter. Optag temperaturen på termometeret. Brug derefter en målerpind eller et målebånd og mål en meter eller hundrede centimeter. Slip bolden fra denne højde, og måle, hvor højt det hoppede. Optag det. Gentag disse trin, men opbevar bolden i køleskab, fryser og ovn. Analyser derefter oplysningerne.

resultatet skulle have været, at bolden hoppede meget lavere, når den var i fryseren end nogen anden temperatur, og at bolden skulle have hoppet højest i ovnen.

Indholdsfortegnelse

abstrakt 2

hypotese. 2

Baggrundsforskning. 2

materialer. 2

Forsøgsprocedure. 2

variabler. 2

Dataanalyse & Diskussion. 2

konklusion. 2

ideer til fremtidig forskning. 2

anerkendelser. 2

Værker Citeret. 2

tillæg. 2

hypotese

tennisbolden vil sandsynligvis hoppe mere i varme temperaturer og hoppe lidt i kulden. Da bounce af en tennisbold delvis afhænger af trykket af gassen i den, vil bolden hoppe forskelligt i forskellige tryk. Varme temperaturer skaber mere tryk, mens kolde temperaturer ikke producerer meget tryk.

baggrundsforskning

historie af tennisbolde

tennisbolde blev først lavet i begyndelsen af 1300-tallet. de blev først brugt af de franske munke i spillet kendt som “Jeu de Paume.”(Borlings, 2011) disse bolde blev ofte pakket med savsmuld indpakket i læder. (Borlings, 2011) de sprang dog ikke særlig godt. “Jeu De Paume” blev spillet uden selv at hoppe boldenog blev lige spillet mod en mur.(Borlings, 2011) spillet er forældet og spilles ikke længere. Tennisbolde i 1400 ‘ erne lignede meget de første tennisbolde, Mende var fyldt med kridt, sand, savsmuld eller jord.Traditionelle tennisbolde blev også lavet af en sfærisk syet kuvert af læder eller klud fyldt med klude, hestehår eller lignende materiale.(Inkorporering, 2011)det var også sammensat af en blanding, der virkede som kitt og menneskehår.(Borlings, 2011) i 1470 forbød Louis i Frankrig imidlertid påfyldning af tennisbolde og sagde, at de skulle fyldes med læder af høj kvalitet.(2012)i det 16.århundrede blev tennisbolde også fundet fyldt med animalsk kød og knogler. (2012)fra det 18.århundrede blev tennisbolde dannet ved at såret” strimler af uld omkring en kerne lavet af rullende strimler til en lille bold.Også semi-traditionelle tennisbolde havde en mere træagtig fornemmelse og hoppede ikke så højt; der var intet pres inde i bolden. (2012)i det 19.århundrede blev tennisbolde lavet af gummi. (Borlings, 2011)gummi kunne udnytte mere kinetisk energi end andre materialer, der blev brugt, så kuglerne begyndte at hoppe højere. Fra begyndelsen af tennis i 1870 ‘erne, Indien gummi, fremstillet af en vulkanisering proces opfundet af Charles Goodyear i 1850’ erne, blev brugt til at fremstille græsplæne tennisbolde.(Inkorporering, 2011) de første gummitennisbolde blev lavet af rent gummi, og deres egenskaber blev øget ved at sy flannel på kernen. (Inkorporering, 2011)i slutningen af 1920 ‘ erne blev tennisbolde under tryk. (Borlings, 2011) Dette var meget vigtigt, da de nye trykbolde hoppede højere, bedre og kunne blive ramt længere.(Borlings, 2011) fra 1920 ‘erne var processen med at lave en tennisbold baseret på’ kløver-blad ‘ -princippet, hvor et gummiark blev formet til en trebladet kløver.(Inkorporering, 2011) derefter ville maskiner gøre gummipladen til en sfærisk form. (Inkorporering, 2011)derefter ville kemikalier generere trykgas, som skulle føjes til gummioversigten. (Inkorporering, 2011) den sfæriske gummi ville derefter blive støbt til en faktisk kugle i opvarmede hulrum.(Inkorporering, 2011) denne metode blev brugt i lang tid. Imidlertid, i dag, to halvskaller fremstilles først og smeltes sammen for at danne en kerne.(Inkorporering, 2011)den originale flanelleklud blev også erstattet af speciel ‘melton’ klud lavet specielt til formålet, og sømmen blev erstattet af gummisømme. (Inkorporering, 2011)i1972 blev tennisbolde gule.(Borlings, 2011) hvordan gas inde i tennisbolden påvirker bounce af bolden vil blive forklaret.

fysiologien af en tennisbold indeholder en hul kerne lavet af et gummilignende materiale. (Sheehan, 2011) uden for bolden mærkes, hvilket er det lodne, gule stof på overfladen af tennisbolden. (Harriman, 2012)partiklerne, der udgør gas inde i tennisbolden, er ikke meget kondenserede og er rodede; de kan let bevæge sig eller glide for at fylde enhver optaget i kernen. (Sheehan, 2011)som de fleste mennesker ved, kan molekylerne, der udgør gas, let udvides eller sammentrækkes. Når en tennisbold rammer jorden, presser kraften mod bolden, skubber bundens overflade ind i kernen og komprimerer gassen inde i den. (Sheehan, 2011) ved påvirkning vil gassen blive forårsaget til at bevæge sig mod jorden. Da tennisbolden vender tilbage til sin normale form efter at være blevet presset, optager gassen inde i bolden hurtigt det rum, der var åbent under påvirkning, hvilket får gassen til at fungere som en fjeder, hvilket får bolden til at hoppe i luften. (Sheehan, 2011) men hvis man lader bolden fortsætte med at hoppe, vil den hoppe mindre højt hver gang, indtil den til sidst bare sidder på jorden. Dette skyldes, at den energi, der går tabt i kollisionen af bolden til jorden, er uelastisk, hvilket betyder, at kinetisk energi i bolden går tabt hver gang den hopper.(Sheehan, 2011) det er ligesom en trampolin: når man hopper på en trampolin, udvides materialet trampolinen og strækker sig, og når det gør det, bliver trampolinen tvunget til at komme tilbage til sin oprindelige tilstand, hvilket får en til at hoppe på trampolinen.

trykket af gassen inde i tennisbolden er det, der bestemmer, hvor højt bolden vil hoppe. Jo højere tryk, jo mere bolden vil hoppe, og omvendt. . Den videnskabelige ligning til bestemmelse af gastrykket er “p=rRT”, hvor “p” er trykket, “r” er densiteten, “R” er en konstant specifik for gassen og “T” er temperatur. Som man måske allerede ved, resulterer en højere temperatur i højere tryk, mens en lavere temperatur resulterer i lavere tryk. (Harriman, 2012) når temperaturen stiger, ekspanderer gasmolekylerne, og når de ekspanderer, øges energien af dem, hvilket får dem til at hoppe mere stormfuldt. (Harriman, 2012) ligeledes får en koldere temperatur gasmolekylerne til at trække sig sammen og bevæge sig mere trægt. Som følge heraf har en kold bold en meget lavere hoppe.(Harriman, 2012)

her er et diagram over strukturen af en tennisbold. Den grønne repræsenterer filten på bolden, og den sorte repræsenterer den hule kerne. De blå prikker repræsenterer gasmolekylerne indeni.

materialer

videokamera

tennisbold

køleskab

fryser

en god varmekilde, der kan opvarme ting jævnt

Lineal/Meter stick/målebånd

papir

blyant

termometer

eksperimentel procedure

  1. Find en tennisbold, og læg den inde i en fryser i cirka 20 minutter med et termometer ved siden af. Sørg for, at der ikke er væsker i fryseren
  2. efter de 20 minutter, tag bolden ud. Optag temperaturen på kuglens termometer og skriv den ned.
  3. slip derefter bolden fra en højde på en meter. Før bolden tabes, skal du sørge for, at et målebånd eller en målerpind er meget tæt på, hvor bolden tabes, så højden kan måles. Mens du taber bolden, foreslås det, at man registrerer begivenheden, så det bliver lettere at finde ud af, hvor højt bolden hoppede. Gentag dette trin tre gange, og registrer alle resultaterne.
  4. Gentag trin 1-3, Men opbevar bolden i køleskab.
  5. Gentag trin 1-3, Men hold bolden ved stuetemperatur.
  6. Gentag trin 1-3, Men hold bolden ved en varm temperatur uden at få fugt på den. Denne gang kan bolden opvarmes i mere end 20 minutter. Dette kan gøres ved at lægge det ud på solen i meget lang tid eller indpakke bolden i mange varmepuder. Man kan også bruge en varme skål til at gøre dette.
  7. Opret en graf eller en tabel, der viser, hvor højt kuglerne hopper i forskellige temperaturer.
  8. analyser dataene, og lav en konklusion om, om temperaturen på en tennisbold påvirker, hvor højt den hopper.

variabler

uafhængige variabler: temperaturer,

afhængige variabler:hvor højt bolden hopper.

kontrollerede variabler: køleskab/fryser stoparbejder, der er ingen varmekilde, stuetemperatur er ekstremt varm, videokamera har dårlig grafik, og man kan ikke tydeligt se ting optaget, højde, hvorfra bolden er faldet

dataanalyse& Diskussion

her er de data, der er indsamlet fra den første afvisning af hver temperatur. Den første hoppe er normalt den mest nøjagtige, da når bolden udsættes, ændres temperaturen hurtigt.

her er en anden tabel, der viser den nøjagtige højde, hvor bolden hoppede.

temperatur i Celsius
højde af Bounce

dette er også grafen oprettet af information indsamlet fra den anden hoppe eller den anden prøve pr.

her er tabellen til denne graf, der viser den faktiske højde, hvor bolden hoppede.

temperatur i Celsius
højde af Bounce

dette er grafen oprettet ved hjælp af oplysninger indsamlet fra de sidste bounces pr.

dette er tabellen, der viser de højder, hvor bolden hoppede.

temperatur i Celsius
højde af Bounce

som man kan se, påvirker temperaturen faktisk, hvor højt bolden hopper.

konklusion

temperaturen på en tennisbold påvirker i høj grad, hvor højt den hopper. Jo koldere, jo lavere bolden hopper, og omvendt. Dette skyldes, at molekylerne inde i kuglen, som er de vigtigste variabler, der får dem til at hoppe, adskiller sig i masse og energi ved temperaturer. I varmen er molekylerne mere aktive, så bolden kan hoppe højere, og i kulden er molekylerne tungere og har mindre energi, hvilket skaber en mindre hoppe.

ideer til fremtidig forskning

for et fremtidigt emne relateret til dette emne vil jeg gerne se, om alderen på en tennisbold også påvirker, hvordan den hopper. Strengeinstrumenter, er ofte bedre, når de bliver ældre, og porte, eller ting, der bevæger sig, svinger bedre efter at være svinget konstant. Mange ting er bedre, når de bliver ældre, og jeg vil gerne vide, om dette også gælder for tennisbolde.

anerkendelser

jeg takker Dr. Choi for at have lært mig, hvordan man udfører denne opgave, og mine forældre for at købe tennisbolde til mig.

Værker Citeret

Borlings, D. (2011). Historie Af Tennisbolde – Hvem Opfandt Tennisbolden? Hentet 8 24, 2012, fra Hvordan 2 Tennis: http://www.how-2-tennis.com/history-of-tennis-balls.html

Harriman, D. (2012, 7 24). Temperaturen af tennisbolde. Hentet 8 24, 2012, fra LIVESTRONG: http://www.livestrong.com/article/398740-temperatures-tennis-balls/

indarbejdelse, I. (2011). Bold Historie. Hentet 8 24, 2012, fra ITF Tennis: http://www.itftennis.com/technical/equipment/balls/history.asp

Sheehan, K. (2011, 11. marts). Påvirker temperaturen, hvor høj en tennisbold vil hoppe? Hentet 8 24, 2012, fra LIVESTRONG: http://www.livestrong.com/article/401050-does-temperature-affect-how-high-a-tennis-ball-will-bounce/

– Ja. (2012, 8 22). Tennisbold. Hentet 8 24, 2012: http://en.wikipedia.org/wiki/Tennis_ball

Articles

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.