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テニスボールの密度と温度の影響に関する研究は、それがバウンス方法に影響を与えます。

テニスボールの温度は跳ね返る方法に影響しますか?

By Andrew Lee

注:IEEEは引用には利用できませんでした

SABIO ACADEMY

©Andrew LeeのSR90JUNIOR RESEARCH COURSEの要件を満たすためにSABIO ACADEMYに提出されました。 すべての権利を保有します。

著者は、本文書の全部または一部を、現在または今後作成されるいかなる媒体においても、紙および電子コピーを複製し、配布することをサビオ-アカデミー

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要約

この実験の目的は、テニスボールの温度が跳ね返る方法に影響を与えるかどうかを調べることです。 また、オブジェクトの温度がその動作に影響を与える可能性があるかどうかを調べることです。 主にテニスボールがバウンスする原因は、内部に格納されているすべての圧力です。 ボールには多くの圧力はありませんが、空気分子が自由に動くことができ、内部に隙間があると分子がスライドしてそれを覆うことができます。 テニスボールが跳ね返ると、内部の空気分子が地面に移動するように強制され、ボールが戻ってくると、空気分子はすぐにスペースを埋めるために戻って

この実験では、テニスボールを室温、凍結温度、高温温度、低温の4つの異なる温度に置きます。 まず、すぐ隣に温度計が付いたテニスボールを見つけ、室温で20分間放置します。 温度計に温度を記録します。 その後、メータースティックまたは巻尺を使用し、一メートル、または百センチメートルを測定します。 その高さからボールをドロップし、それがバウンスどのように高い測定します。 それを記録します。 これらの手順を繰り返しますが、ボールを冷蔵庫、冷凍庫、オーブンに保管してください。 次に、情報を分析します。

その結果、ボールが冷凍庫内にあったときの跳ね返りは他のどの温度よりもはるかに低く、ボールはオーブン内で最高に跳ね返っていたはずです。

目次

要約2

仮説。 2

背景研究。 2

2

実験手順。 2

2

データ分析&議論。 2

結論。 2

今後の研究のためのアイデア。 2

2

の作品が引用されています。 2

2

テニスボールはおそらく暑い温度ではより多くのバウンスし、寒さではほとんどバウンスしません。 テニスボールの跳ね上がりは部分的にその中のガスの圧力に依存するので、ボールは異なる圧力で異なって跳ね上がります。 熱い温度は冷たい温度が多くの圧力を作り出さない一方より多くの圧力を作成する。

背景研究

テニスボールの歴史

テニスボールは1300年代初頭に作られ、フランスの修道士が”Jeu de Paume”として知られているゲームで最初に使用されました。”(Borlings、2011)これらのボールは、多くの場合、革に包まれたおがくずで詰まっていました。 (Borlings、2011)しかし、彼らは非常によく跳ね返っていませんでした。 “Jeu de Paume”はボールを跳ね返さずに演奏され、壁に向かって演奏されただけでした。(Borlings、2011)ゲームは古くなっており、もうプレイされていません。 1400年代のテニスボールは最初のテニスボールに非常に似ていましたが、彼らはチョーク、砂、おがくず、または土で詰まっていました。(Wikipedia、2012)伝統的なテニスボールは、ぼろ、馬の毛または同様の材料を詰めた革または布の球形のステッチされた封筒からも作られました。(2011年)また、パテと人間の髪のように見える混合物で構成されていました。(Borlings、2011)しかし、1470年に、フランスのLouis XIはテニスボールの充填を禁止し、高品質の革で満たされるべきだと言いました。(Wikipedia、2012)16世紀には、テニスボールも動物の肉や骨で詰まっているのが見つかりました。 (Wikipedia,2012)18世紀から、テニスボールは、ストリップを小さなボールに転がして作られた核の周りにウールのストリップを傷つけることによって形成されました。(Wikipedia、2012)また、半伝統的なテニスボールは、より木質の感触を持ち、高く跳ね返らず、ボールの中に圧力がなかった。 (ウィキペディア、2012)19世紀には、テニスボールはゴムで作られていました。 (Borlings、2011)ゴムは、使用された他の材料よりも多くの運動エネルギーを利用することができるので、ボールはより高く跳ね上がり始めました。 1870年代のテニスの初めから、1850年代にチャールズ-グッドイヤーによって発明された加硫プロセスから作られたインドゴムは、ローンテニスボールを製造するために使用された。(2011年)最初のゴム製テニスボールは純粋なゴムからなされ、中心にフランネルをステッチすることによって特性は高められました。 (2011年)1920年代後半には、テニスボールは加圧されました。 (Borlings,2011)これは、新しい加圧ボールがより高く、より良く跳ね上がり、より遠くに当たる可能性があるため、非常に重要でした。(Borlings,2011)1920年代から、テニスボールを作るプロセスは、ゴムのシートが3つの葉のクローバーに形作られたところで、「クローバーの葉」の原則に基づいていました。(Incorporation,2011)そして、機械はゴムのシートを球形に変えるでしょう。 (2011年)以降、化学物質はゴム輪郭に添加される加圧ガスを生成することになった。 (Incorporation、2 0 1 1)その後、球状ゴムは、加熱された空洞内で実際の球に成形されるであろう。(Incorporation、2011)この方法は長い間使用されていました。 しかし、今日では、二つの半殻が最初に作られ、一緒に融合されてコアを形成する。(2011年)また、オリジナルのフランネル布は、目的のために特別に作られた特別な”メルトン”布に置き換えられ、ステッチはゴムシームに置き換えられました。 (2011年)1972年には、テニスボールが黄色になった。(Borlings,2011)テニスボール内部のガスがボールのバウンスにどのように影響するかについて説明します。

テニスボールの生理には、ゴム状の材料で作られた中空のコアが含まれています。 (Sheehan、2011)ボールの外側には、テニスボールの表面にある毛皮で覆われた黄色の生地が感じられます。 (Harriman、2012)テニスボールの中のガスを構成する粒子は非常に凝縮しないし、雑然としている;それらは中心で占められる満たすために容易に動くか、または滑らせてもいい。 (Sheehan、2011)また、ほとんどの人が知っているように、ガスを構成する分子は簡単に膨張または収縮することができます。 テニスボールが地面に当たると、力がボールに押し付けられ、ボールの底面がコアに押し込まれ、その内部のガスが圧縮されます。 (Sheehan、2011)衝撃では、ガスは地面に向かって移動するようになります。 テニスボールが押されて得ることの後で正常な形に戻ると同時に、球の中のガスはガスをばねとして機能させる空気に球の跳ね上がりをする影響の間に開いていたスペースをすぐに占めます。 (Sheehan、2011)しかし、ボールが跳ね返るようにすると、最終的には地面に座るまで、毎回跳ね返ることは少なくなります。 これは、ボールの地面への衝突で失われたエネルギーが非弾性であるため、ボールの運動エネルギーは跳ね返るたびに失われることを意味します。(Sheehan、2011)それはちょうどトランポリンのようなものです:トランポリンにジャンプすると、トランポリンが膨張して伸び、そうすると、トランポリンは元の状態に戻

テニスボールの内部のガスの圧力は、ボールがどのくらい高く跳ね返るかを決定するものです。 圧力が高いほど、より多くのボールがバウンスし、その逆もあります。 . ガスの圧力を決定するための科学的方程式は、”p=rRT”であり、”p”は圧力、”r”は密度、”R”はガス固有の定数、”T”は温度である。 すでに知っているかもしれないように、より高い温度はより高い圧力をもたらし、より低い温度はより低い圧力をもたらす。 (Harriman、2012)温度が上昇すると、ガス分子が膨張し、それらが膨張するにつれて、それらのエネルギーが増加し、それらがより激しく跳ね返る原因となる。 (Harriman、2012)同様に、より寒い温度は、ガス分子を収縮させ、より緩慢に移動させる。 その結果、冷たいボールははるかに低いバウンスを持っています。(Harriman,2012)

テニスボールの構造図です。 緑はボールのフェルトを表し、黒は中空のコアを表します。 青い点は内部のガス分子を表しています。

材料

ビデオカメラ

テニスボール

冷蔵庫

冷凍庫

物事を均等に加熱することができる良い熱源

定規/メータースティック/巻尺

鉛筆

温度計

実験手順

  1. テニスボールを見つけ、その横に温度計を置いて冷凍庫に約20分間入れます。 冷凍庫に液体がないことを確認してください
  2. 20分後、ボールを取り出します。 ボールの温度計に温度を記録し、それを書き留めます。
  3. その後、一メートルの高さからボールを落とします。 ボールを落とす前に、高さを測定できるように、ボールが落とされている場所に測定テープまたはメータースティックが非常に近いことを確認してください。 ボールを落としながら、それはボールがバウンスどのように高い見つけることが容易になりますので、一つは、イベントを記録することが示唆されます。 この手順を3回繰り返し、すべての結果を記録します。
  4. 手順1-3を繰り返しますが、ボールは冷蔵庫に保管してください。
  5. 手順1-3を繰り返しますが、ボールを室温に保ちます。
  6. 手順1-3を繰り返しますが、ボールに水分を与えずに熱い温度に保ちます。 今回は、ボールを20分以上加熱することができます。 これは、非常に長い時間のために太陽の上にそれを置くか、多くのヒートパッドでボールを包むことによって行うことができます。 一つはまた、これを行うには、熱皿を使用することができます。
  7. 異なる温度でボールがどのくらい高く跳ね上がるかを示すグラフまたはテーブルを作成します。
  8. データを分析し、テニスボールの温度が跳ね返る高さに影響するかどうかを示す結論を出す。

変数

独立変数:温度、

依存変数:ボールが跳ね返る高さ。

制御変数:冷蔵庫/冷凍庫が停止し、熱源がなく、室温が非常に高温であり、ビデオカメラはグラフィックが悪く、記録されたものがはっきりと見ることができず、ボールが落とされた高さ

データ分析&ディスカッション

ここでは、各温度の最初のバウンスから収集されたデータです。 ボールが露出すると、温度が急速に変化するので、最初のバウンスは、通常、最も正確です。

ここでは、ボールが跳ね返った正確な高さを示す別の表があります。

摂氏の温度
跳ね上がりの高さ

また、これは、2回目のバウンス、または温度ごとの2回目の試行から収集された情報によって作成されたグラフです。

ここでは、ボールが跳ね返った実際の高さを示すこのグラフの表です。

摂氏の温度
跳ね上がりの高さ

これは、温度あたりの最後のバウンス、または第三の試行から収集された情報を使用して作成されたグラフです。

これはボールが跳ねた高さを示す表です。

摂氏の温度
跳ね上がりの高さ

見ることができるように、温度は確かにボールが跳ね返る高さに影響します。

結論

テニスボールの温度は跳ね返る高さに大きく影響します。 寒いほど、ボールが跳ね返るほど低くなり、その逆もあります。 これは、それらをバウンスさせる主な変数であるボールの内部の分子が温度で質量とエネルギーが異なるためです。 熱では、分子はより活発である、従って球はより高く跳ねることができ風邪で、分子はより重く、より少ないエネルギーがあり、より小さい跳ね上がりを作

今後の研究のためのアイデア

このテーマに関連する将来のトピックについては、テニスボールの年齢も跳ね返る方法に影響するかどうかを確認したいと思います。 弦楽器は、老化したときにしばしばより良く、ゲート、または動くものは、絶えず振られた後により良く振られる。 多くのものは老化したときに優れている、と私はこれがテニスボールにも当てはまるかどうかを知りたいと思います。

謝辞

私はチェ博士にこの課題のやり方を教えてくれたことと、私の両親が私のためにテニスボールを買ってくれたことに感謝します。

作品は

Borlings,D.(2011)を引用しています。 テニスボールの歴史–誰がテニスボールを発明しましたか? 取得8 24,2012,どのように2テニスから: http://www.how-2-tennis.com/history-of-tennis-balls.html

“(2012年7月24日放送)に出演した。 テニスボールの温度。 取得8 24,2012,LIVESTRONGから: http://www.livestrong.com/article/398740-temperatures-tennis-balls/

(2011年)。 ボールの歴史。 取得8 24,2012,ITFテニスから: http://www.itftennis.com/technical/equipment/balls/history.asp

(2011年11月)。 温度は、テニスボールがバウンスするどのように高い影響を与えますか? 取得8 24,2012,LIVESTRONGから: http://www.livestrong.com/article/401050-does-temperature-affect-how-high-a-tennis-ball-will-bounce/

ウィキペディア… (2012, 8 22). テニスボール。 取得8 24,2012,ウィキペディアから:http://en.wikipedia.org/wiki/Tennis_ball

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