reklámok

egy tanulmány a teniszlabda sűrűségének és hőmérsékletének hatásáról befolyásolja a visszapattanás módját.

a teniszlabda hőmérséklete befolyásolja-e a visszapattanás módját?

Andrew Lee

megjegyzés: IEEE nem volt elérhető idézetek

benyújtott SABIO Akadémia, hogy megfeleljen a követelményeknek az SR 90 JUNIOR kutatási tanfolyam SABIO Akadémia

Andrew Lee. Minden jog fenntartva.

a szerző ezennel engedélyt ad a Sabio Academy számára, hogy részben vagy egészben reprodukálja és terjessze e dokumentum papíralapú és elektronikus példányait bármely most vagy a továbbiakban létrehozott adathordozón.

aláírás: ___________________________________________________

absztrakt

a kísérlet célja annak megállapítása, hogy a teniszlabda hőmérséklete befolyásolja-e a visszapattanás módját. Azt is meg kell tudni, hogy egy tárgy hőmérséklete befolyásolhatja-e a viselkedését. Ami elsősorban a teniszlabda visszapattanását okozza, az a benne tárolt nyomás. Nincs nagy nyomás a labdában, de elég ahhoz, hogy a légmolekulák szabadon mozoghassanak, és ha van benne rés, a molekulák elcsúszhatnak, hogy ellepjék. Amikor egy teniszlabda visszapattan, a benne lévő levegőmolekulák kénytelenek a földre mozogni, és ahogy a labda visszatér, a levegőmolekulák gyorsan felfelé mozognak, hogy kitöltsék a helyet, ami a teniszlabda súlyának egy részét felemeli.

ebben a kísérletben a teniszlabdát négy különböző hőmérsékletre helyezzük—szobára, fagyasztásra, melegre és hidegre. Először keressen egy teniszlabdát, mellette egy hőmérővel, majd hagyja szobahőmérsékleten 20 percig. Jegyezze fel a hőmérsékletet a hőmérőn. Ezután használjon mérőpálcát vagy mérőszalagot, mérje meg egy métert vagy száz centimétert. Dobja el a labdát ebből a magasságból, és mérje meg, milyen magasra pattant. Vedd fel. Ismételje meg ezeket a lépéseket, de tartsa a labdát hűtőszekrényben, fagyasztóban és sütőben. Ezután elemezze az információkat.

az eredmény az lett volna, hogy a labda a fagyasztóban sokkal alacsonyabban pattant, mint bármely más hőmérséklet, és hogy a labda a kemencében a legmagasabban pattant.

Tartalomjegyzék

absztrakt 2

hipotézis. 2

Háttérkutatás. 2

anyagok. 2

Kísérleti Eljárás. 2

változók. 2

Adatelemzés & Vita. 2

következtetés. 2

ötletek a jövőbeli kutatáshoz. 2

Köszönetnyilvánítás. 2

Idézett Művek. 2

függelék. 2

hipotézis

a teniszlabda valószínűleg jobban ugrál a melegben, és kevésbé ugrál a hidegben. Mivel a teniszlabda visszapattanása részben a benne lévő gáz nyomásától függ,a labda különböző nyomásokon eltérően ugrál. A forró hőmérséklet nagyobb nyomást eredményez, míg a hideg hőmérséklet nem okoz nagy nyomást.

háttérkutatás

a teniszlabdák története

a teniszlabdákat először az 1300-as évek elején készítették. először a francia szerzetesek használták a “Jeu de Paume” néven ismert játékban.”(Borlings, 2011)ezeket a golyókat gyakran bőrbe csomagolt fűrészporral csomagolták. (Borlings, 2011) azonban nem ugráltak nagyon jól. A “Jeu de Paume” – t még a labda pattogása nélkül játszottákés csak a falnak játszották.(Borlings, 2011)a játék elavult, és már nem játsszák. Az 1400-as években a teniszlabdák meglehetősen hasonlóak voltak az első teniszlabdákhoz, deezeket krétával, homokkal, fűrészporral vagy földdel töltötték.(Wikipedia, 2012) a hagyományos teniszlabdákat rongyokkal, lószőrrel vagy hasonló anyaggal töltött bőrből vagy szövetből készült gömbölyű varrott borítékból is készítették.(Incorporation, 2011) szintén olyan keverékből állt, amely gittnek és emberi hajnak tűnt.(Borlings, 2011) 1470-ben azonban Xi.Lajos megtiltotta a teniszlabdák feltöltését, és azt mondta, hogy azokat kiváló minőségű bőrrel kell feltölteni.(Wikipedia, 2012) a 16.században a teniszlabdákat állati hússal és csontokkal töltötték meg. (Wikipedia, 2012)a 18.századtól kezdve a teniszlabdákat úgy alakították ki, hogy megsebesítették a” hajcsíkokat ” egy mag körül, amelyet úgy készítettek, hogy csíkokat gördítettek egy apró golyóvá.(Wikipedia, 2012)a félig hagyományos teniszlabdák fásabbak voltak, és nem ugráltak olyan magasra, nem volt nyomás a labdán belül. (Wikipedia, 2012)a 19.században a teniszlabdák gumiból készültek. (Borlings, 2011)A gumi több kinetikus energiát tudott felhasználni, mint más felhasznált anyagok, így a golyók magasabbra ugráltak. A tenisz kezdetétől az 1870-es években az indiai gumit, amelyet Charles Goodyear által az 1850-es években feltalált vulkanizálási folyamatból készítettek, gyepes teniszlabdák gyártására használták.(Incorporation, 2011) az első gumi teniszlabdák tiszta gumiból készültek, tulajdonságaikat a flanel magra varrásával növelték. (Incorporation, 2011)Az 1920-as évek végén a teniszlabdák nyomás alá kerültek. (Borlings, 2011)Ez nagyon fontos volt, mivel az új nyomás alatt lévő golyók magasabbra, jobban visszapattantak, és távolabb is eltalálhatták őket.(Borlings, 2011) Az 1920-as évektől a teniszlabda készítésének folyamata a lóhere-levél elvén alapult, ahol egy gumilapot háromlevelű lóhere alakítottak ki.(Beépítés, 2011) ezután a gépek gömb alakúvá változtatnák a gumilapot. (Beépítés, 2011) ezután a vegyi anyagok nyomás alatt álló gázt generálnak, amelyet hozzá kell adni a gumi körvonalához. (Beépítés, 2011) a gömbgumit ezután egy tényleges gömbbe öntik fűtött üregekben.(Incorporation, 2011) ezt a módszert sokáig használták. Manapság azonban először két félhéjat készítenek, amelyeket összeolvasztanak, hogy magot képezzenek.(Incorporation, 2011) emellett az eredeti flanelszövetet kifejezetten erre a célra készített speciális ‘melton’ szövet váltotta fel, a varrást pedig gumi varratok váltották fel. (Incorporation,2011) 1972-ben a teniszlabda sárga lett.(Borlings, 2011)hogyan befolyásolja a teniszlabda belsejében lévő gáz a labda visszapattanását.

a teniszlabda fiziológiája gumi-szerű anyagból készült üreges magot tartalmaz. (Sheehan, 2011) a labdán kívül érezhető, ami a szőrös, sárga Szövet a teniszlabda felületén. (Harriman, 2012) a részecskék, amelyek a teniszlabda belsejében lévő gázt alkotják, nem nagyon kondenzáltak és zsúfoltak; könnyen mozoghatnak vagy csúszhatnak, hogy kitöltsék a magban elfoglalt helyeket. (Sheehan, 2011), amint azt a legtöbb ember tudja, a gázt alkotó molekulák könnyen kibővülhetnek vagy összehúzódhatnak. Amikor egy teniszlabda eléri a talajt, az erő a labdához nyomja, a labda alsó felületét a magba nyomja, és a benne lévő gázt összenyomja. (Sheehan, 2011) becsapódáskor a gáz a föld felé mozog. Amint a teniszlabda megnyomása után visszatér normál alakjához, a labda belsejében lévő gáz gyorsan elfoglalja azt a helyet, amely nyitva volt az ütközés során, ami miatt a gáz rugóként működik, így a labda visszapattan a levegőbe. (Sheehan, 2011) azonban, ha hagyjuk, hogy a labda továbbra is ugrál, akkor ugrál kevésbé magas minden alkalommal, amíg végül csak ül a földön. Ennek oka az, hogy a labda földre ütközésekor elvesztett energia rugalmatlan, ami azt jelenti, hogy a labda kinetikus energiája minden visszapattanáskor elvész.(Sheehan, 2011) Ez olyan, mint egy trambulin: amikor egy trambulinra ugrik, az anyag, amelyet a trambulin kitágul és megnyúlik, és amikor ez megtörténik, a trambulin kénytelen visszatérni eredeti állapotába, ami a trambulinon ugrál.

a teniszlabda belsejében lévő gáz nyomása határozza meg, hogy a labda milyen magasra ugrál. Minél nagyobb a nyomás, annál nagyobb a labda ugrál, és fordítva. . A gáz nyomásának meghatározására szolgáló tudományos egyenlet “p=rRT”, ahol” p “a nyomás,” r “a sűrűség,” R “a gázra jellemző állandó,” T ” pedig a hőmérséklet. Mint már tudjuk, a magasabb hőmérséklet magasabb nyomást eredményez, míg az alacsonyabb hőmérséklet alacsonyabb nyomást eredményez. (Harriman, 2012) amikor a hőmérséklet emelkedik, a gázmolekulák tágulnak, és ahogy tágulnak, az energiájuk növekszik, ami miatt viharosabban ugrálnak. (Harriman, 2012) Hasonlóképpen, a hidegebb hőmérséklet miatt a gázmolekulák összehúzódnak és lassabban mozognak. Ennek eredményeként a hideg labda sokkal alacsonyabb visszapattanással rendelkezik.(Harriman, 2012)

itt van egy diagram a teniszlabda szerkezetéről. A zöld a gömbön lévő filcet, a fekete pedig az üreges magot képviseli. A kék pontok a benne lévő gázmolekulákat képviselik.

anyagok

videokamera

teniszlabda

hűtőszekrény

fagyasztó

jó hőforrás, amely egyenletesen melegítheti a dolgokat

vonalzó/méter Bot/mérőszalag

papír

ceruza

hőmérő

kísérleti eljárás

  1. Keressen egy teniszlabdát, és tegye egy fagyasztóba körülbelül 20 percre, mellette hőmérővel. Ellenőrizze, hogy nincs-e folyadék a fagyasztóban
  2. a 20 perc elteltével vegye ki a labdát. Rögzítse a hőmérsékletet a labda hőmérőjén, és írja le.
  3. ezután dobja el a labdát egy méter magasságból. Mielőtt a labdát ledobná, győződjön meg arról, hogy egy mérőszalag vagy egy mérőpálca nagyon közel van ahhoz a helyhez, ahol a labdát ledobják, hogy a magasság mérhető legyen. A labda elejtése közben javasoljuk, hogy rögzítse az eseményt, így könnyebb megtalálni, hogy a labda milyen magasra pattant. Ismételje meg ezt a lépést háromszor, és rögzítse az összes eredményt.
  4. ismételje meg az 1-3.lépéseket, de tartsa a labdát hűtőszekrényben.
  5. ismételje meg az 1-3.lépéseket, de tartsa a labdát szobahőmérsékleten.
  6. ismételje meg az 1-3.lépéseket, de tartsa a labdát forró hőmérsékleten anélkül, hogy nedvesség lenne rajta. Ezúttal a labdát 20 percnél hosszabb ideig lehet melegíteni. Ezt úgy lehet megtenni, hogy nagyon hosszú ideig kiteszi a napra, vagy sok hőpárnába csomagolja a labdát. Egy is használhatja a hő étel erre.
  7. hozzon létre egy grafikont vagy táblázatot, amely megmutatja, hogy a golyók milyen magasra ugrálnak különböző hőmérsékleteken.
  8. elemezze az adatokat, és állapítsa meg, hogy a teniszlabda hőmérséklete befolyásolja-e, hogy milyen magasra pattan.

változók

független változók: hőmérséklet,

függő változók:milyen magas a labda pattog.

ellenőrzött változók: hűtőszekrény/fagyasztó leállműködik, nincs hőforrás, a szobahőmérséklet rendkívül forró, a videokamera rossz grafikával rendelkezik, és nem lehet egyértelműen látni a rögzített dolgokat, magasság, ahonnan a labda leesett

Adatelemzés & Vita

itt vannak az egyes hőmérsékletek első ugrálásából gyűjtött adatok. Az első visszapattanás általában a legpontosabb, mivel a labda ki van téve, a hőmérséklet gyorsan változik.

itt van egy másik táblázat, amely megmutatja a pontos magasságot, amelyben a labda visszapattant.

hőmérséklet Celsius-ban
a visszapattanás magassága

Ezenkívül ez a grafikon, amelyet a második visszapattanásból vagy a hőmérsékletenkénti második kísérletből gyűjtött információk hoznak létre.

itt található a grafikon táblázata, amely bemutatja a labda visszapattanásának tényleges magasságát.

hőmérséklet Celsius-ban
a visszapattanás magassága

ez az a grafikon, amelyet a hőmérsékletenkénti utolsó visszapattanásokból vagy a harmadik kísérletből gyűjtött információk felhasználásával hoztak létre.

ez a táblázat mutatja azokat a magasságokat, amelyekben a labda visszapattant.

hőmérséklet Celsius-ban
a visszapattanás magassága

mint látható, a hőmérséklet valóban befolyásolja, hogy a labda milyen magasra pattan.

következtetés

a teniszlabda hőmérséklete nagyban befolyásolja, hogy milyen magasra pattan. Minél hidegebb, annál alacsonyabb a labda pattog, és fordítva. Ez azért van, mert a golyó belsejében lévő molekulák, amelyek a fő változók, amelyek a visszapattanást okozzák, tömegükben és energiájukban különböznek a hőmérsékleten. A melegben a molekulák aktívabbak, így a labda magasabbra ugrálhat, hidegben pedig a molekulák nehezebbek és kevesebb energiával rendelkeznek, ami kisebb visszapattanást eredményez.

ötletek a jövőbeli kutatáshoz

a témához kapcsolódó jövőbeli témában szeretném megnézni, hogy a teniszlabda kora befolyásolja-e azt is, hogyan pattog. A vonós hangszerek gyakran jobbak, ha öregszenek, a kapuk vagy a mozgó dolgok pedig jobban lendülnek, miután folyamatosan lendültek. Sok minden jobb, ha öregszik, és szeretném tudni, hogy ez igaz-e a teniszlabdákra is.

Köszönetnyilvánítás

köszönöm Dr. Choi-nak, hogy megtanított erre a feladatra, és a szüleimnek, hogy teniszlabdákat vásároltak nekem.

Idézett Művek

Borlings, D. (2011). A Teniszlabdák Története-Ki Találta Fel A Teniszlabdát? Lekért 8 24, 2012, Honnan hogyan 2 tenisz: http://www.how-2-tennis.com/history-of-tennis-balls.html

Harriman, D. (2012, 7 24). A teniszlabdák hőmérséklete. Lekért 8 24, 2012, a LIVESTRONG-tól: http://www.livestrong.com/article/398740-temperatures-tennis-balls/

alapítás, I. (2011). Labda Történelem. Lekért 8 24, 2012, tól től ITF tenisz: http://www.itftennis.com/technical/equipment/balls/history.asp

Sheehan, K. (2011, március 11). Befolyásolja-e a hőmérséklet, hogy egy teniszlabda milyen magasra ugrál? Lekért 8 24, 2012, a LIVESTRONG-tól: http://www.livestrong.com/article/401050-does-temperature-affect-how-high-a-tennis-ball-will-bounce/

Wikipédia. (2012, 8 22). Teniszlabda. Lekért 8 24, 2012, A Wikipédiából: http://en.wikipedia.org/wiki/Tennis_ball

Articles

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.