Advertisements

badanie wpływu gęstości i temperatury piłki tenisowej na sposób jej odbicia.

Czy temperatura piłki tenisowej wpłynie na jej odbicie?

autor: Andrew Lee

Uwaga: IEEE nie było dostępne dla cytowań

wysłanych do Sabio ACADEMY, aby spełnić wymagania SR 90 JUNIOR RESEARCH COURSE w Sabio ACADEMY

© Andrew Lee. Wszelkie prawa zastrzeżone.

autor niniejszym udziela Akademii Sabio zgody na powielanie i rozpowszechnianie papierowych i elektronicznych kopii tego dokumentu w całości lub w części na dowolnym nośniku stworzonym obecnie lub w przyszłości.

podpis: ___________________________________________________

Streszczenie

celem tego eksperymentu jest sprawdzenie, czy temperatura piłki tenisowej wpływa na jej odbicie. Ma to również na celu sprawdzenie, czy temperatura obiektu może wpływać na jego zachowanie. To, co głównie powoduje odbijanie się piłki tenisowej, to całe ciśnienie przechowywane w środku. Nie ma dużego ciśnienia w kuli, ale wystarczająco, aby cząsteczki powietrza mogły się swobodnie poruszać i tak, że jeśli w środku jest szczelina, cząsteczki mogą się przesuwać, aby ją pokryć. Kiedy piłka tenisowa odbija się, cząsteczki powietrza w środku są zmuszone do poruszania się na ziemi, a gdy piłka wraca do góry, cząsteczki powietrza szybko przesuwają się z powrotem, aby wypełnić przestrzeń, co powoduje, że część ciężaru piłki tenisowej wzrasta.

w tym eksperymencie, jeden umieści piłkę tenisową w czterech różnych temperaturach—pokojowej, mroźnej, gorącej i zimnej. Najpierw znajdź piłkę tenisową z termometrem tuż obok i pozostaw ją w temperaturze pokojowej na 20 minut. Zapisz temperaturę na termometrze. Następnie użyj miernika lub taśmy mierniczej i zmierz jeden metr lub sto centymetrów. Upuść piłkę z tej wysokości i zmierz, jak wysoko się odbiła. Nagraj to. Powtórz te kroki, ale trzymaj piłkę w lodówce, zamrażarce i piekarniku. Następnie przeanalizuj informacje.

rezultatem powinno być to, że piłka odbiła się znacznie niżej, gdy była w zamrażarce, niż jakakolwiek inna temperatura, i że piłka powinna odbić się najwyżej w piekarniku.

spis treści

Streszczenie 2

hipoteza. 2

2

materiały. 2

2

2

Analiza Danych & Dyskusja. 2

wnioski. 2

pomysły na przyszłe badania. 2

2

Cytowanych Prac. 2

2

piłka tenisowa pewnie bardziej odbije się w wysokich temperaturach, a mało odbije się na mrozie. Ponieważ odbicie piłki tenisowej częściowo zależy od ciśnienia gazu w niej, piłka będzie odbijać się inaczej w różnych ciśnieniach. Wysokie temperatury wytwarzają większe ciśnienie, podczas gdy niskie temperatury nie wytwarzają dużego ciśnienia.

badania podstawowe

Historia piłek tenisowych

Piłki Tenisowe zostały po raz pierwszy wykonane na początku 1300 roku. zostały po raz pierwszy użyte przez francuskich mnichów w grze znanej jako „Jeu de Paume.”(Borlings, 2011)te kulki były często pakowane w trociny owinięte skórą. (Borlings, 2011)jednak nie odbiły się zbyt dobrze. „Jeu de Paume” grano nawet bez odbijania piłki, a grano tylko o ścianę.(Borlings, 2011) Gra jest przestarzała i nie jest już grana. Piłki tenisowe w 1400 roku były dość podobne do pierwszych piłek tenisowych, ale były wypchane kredą, piaskiem, trocinami lub ziemią.(Wikipedia, 2012)tradycyjne piłki tenisowe były również wykonane z kulistej, szytej koperty ze skóry lub tkaniny wypchanej szmatami, włosiem końskim lub podobnym materiałem.(Incorporation, 2011) składał się również z mieszanki, która wydawała się szpachlą i ludzkimi włosami.(Borlings, 2011)jednak w 1470 roku Ludwik XI zakazał napełniania piłek tenisowych i powiedział, że powinny być wypełnione wysokiej jakości skórą.(Wikipedia, 2012)w XVI wieku znaleziono również piłki tenisowe wypchane zwierzęcym mięsem i kośćmi. (Wikipedia, 2012)od XVIII wieku, piłki tenisowe zostały utworzone przez zranienie ¾ ” paski wełny wokół jądra wykonane przez walcowanie pasków w małą piłkę.(Wikipedia, 2012) również, pół – tradycyjne piłki tenisowe miały bardziej drewniane odczucie i nie odbijały się tak wysoko; nie było nacisku wewnątrz piłki. (Wikipedia, 2012)w XIX wieku piłki tenisowe były wykonane z gumy. (Borlings, 2011)Guma mogła wykorzystać więcej energii kinetycznej niż inne użyte materiały, więc kule zaczęły odbijać się wyżej. Od początku tenisa w latach siedemdziesiątych XX wieku do produkcji piłek do tenisa ziemnego używano kauczuku Indyjskiego, wytwarzanego w procesie wulkanizacji wynalezionym przez Charlesa Goodyeara w latach pięćdziesiątych.(Incorporation, 2011)pierwsze gumowe piłki tenisowe zostały wykonane z czystej gumy, a ich właściwości zostały zwiększone przez zszycie flaneli na rdzeniu. (Incorporation, 2011)pod koniec lat 20-tych, piłki tenisowe stały się pod ciśnieniem. (Borlings, 2011) było to bardzo ważne, ponieważ nowe kulki pod ciśnieniem odbijały się wyżej, lepiej i mogły być trafione dalej.(Borlings, 2011) od 1920 roku proces wytwarzania piłki tenisowej był oparty na zasadzie „liścia koniczyny”, w którym arkusz gumy został ukształtowany w trójlistną koniczynę.(Incorporation, 2011) następnie maszyny zamieniały arkusz gumy w kulistą formę. (Incorporation, 2011)po tym chemikalia wytwarzały gaz pod ciśnieniem, który miał zostać dodany do gumowego obrysu. (Incorporation, 2011)sferyczna guma byłaby następnie formowana w rzeczywistą kulę w rozgrzanych wnękach.(Incorporation, 2011) ta metoda była stosowana przez długi czas. Jednak obecnie najpierw powstają dwie półskorupy i są łączone ze sobą, tworząc rdzeń.(Incorporation, 2011)również oryginalna tkanina flanelowa została zastąpiona specjalną tkaniną „melton” wykonaną specjalnie do tego celu, a szwy zostały zastąpione gumowymi szwami. W 1972 roku piłki tenisowe stały się żółte.(Borlings, 2011) Jak Gaz wewnątrz piłki tenisowej wpływa na odbicie piłki zostanie wyjaśnione.

fizjologia piłki tenisowej zawiera wydrążony rdzeń wykonany z materiału przypominającego gumę. (Sheehan, 2011) poza piłką jest odczuwalna, która jest futrzaną, żółtą tkaniną na powierzchni piłki tenisowej. (Harriman, 2012)cząstki, które tworzą Gaz wewnątrz piłki tenisowej, nie są bardzo skondensowane i są zaśmiecone; mogą łatwo się przesuwać lub przesuwać, aby wypełnić wszystkie zajęte w rdzeniu. (Sheehan, 2011) również, jak większość ludzi wie, cząsteczki, które tworzą Gaz, mogą łatwo się rozszerzać lub kurczyć. Kiedy piłka tenisowa uderza w ziemię, Siła naciska na piłkę, pchając dolną powierzchnię piłki do rdzenia i ściskając Gaz wewnątrz niej. (Sheehan, 2011) po uderzeniu gaz zostanie spowodowany przemieszczeniem się w kierunku ziemi. Gdy piłka tenisowa powraca do normalnego kształtu po naciśnięciu, Gaz wewnątrz piłki szybko zajmuje przestrzeń otwartą podczas uderzenia, co powoduje, że gaz działa jak sprężyna, dzięki czemu piłka odbija się w powietrzu. (Sheehan, 2011) Jednak, jeśli ktoś pozwoli piłkę nadal odbijać, będzie odbijać mniej wysoko za każdym razem, aż w końcu po prostu siada na ziemi. Dzieje się tak dlatego, że energia utracona w zderzeniu piłki z ziemią jest nieelastyczna, co oznacza, że energia kinetyczna w piłce jest tracona za każdym razem, gdy się odbija.(Sheehan, 2011) to jest jak trampolina: kiedy JEDEN skacze na trampolinie, materiał jeden trampolina rozszerza i rozciąga się, a kiedy to robi, trampolina jest zmuszony wrócić do swojego pierwotnego stanu, powodując jeden odbić na trampolinie.

ciśnienie gazu wewnątrz piłki tenisowej decyduje o wysokości odbicia piłki. Im wyższe ciśnienie, tym bardziej piłka będzie odbijać, i vice versa. . Naukowe równanie określające ciśnienie gazu to „p=rRT”, gdzie ” p „to ciśnienie,” r „to gęstość,” R „to stała właściwa dla gazu, A” T ” to Temperatura. Jak można już wiedzieć, wyższa temperatura powoduje wyższe ciśnienie, podczas gdy niższa temperatura powoduje niższe ciśnienie. (Harriman, 2012) kiedy temperatura wzrasta, cząsteczki gazu rozszerzają się, a gdy się rozszerzają, ich energia wzrasta, powodując, że odbijają się bardziej gwałtownie. (Harriman, 2012) podobnie, chłodniejsza temperatura powoduje, że cząsteczki gazu kurczą się i poruszają się wolniej. W rezultacie zimna piłka ma znacznie niższe odbicie.

oto schemat struktury piłki tenisowej. Zielony reprezentuje filc na piłce, a czarny reprezentuje wydrążony rdzeń. Niebieskie kropki reprezentują cząsteczki gazu w środku.

materiały

Kamera Wideo

Piłka Tenisowa

lodówka

zamrażarka

dobre źródło ciepła, które może równomiernie ogrzewać rzeczy

Linijka/miernik/Taśma Miernicza

Papier

ołówek

Termometr

procedura eksperymentalna

  1. Znajdź piłkę tenisową i włóż ją do zamrażarki na około 20 minut z termometrem obok. Upewnij się, że w zamrażarce nie ma płynów
  2. po 20 minutach wyjmij piłkę. Zapisz temperaturę na termometrze piłki i zapisz ją.
  3. następnie upuść piłkę z wysokości jednego metra. Zanim piłka zostanie upuszczona, upewnij się, że taśma pomiarowa lub drążek miernika jest bardzo blisko miejsca, w którym piłka jest upuszczana, aby można było zmierzyć wysokość. Podczas upuszczania piłki, sugeruje się, że jeden rejestruje zdarzenie, więc będzie łatwiej znaleźć, jak wysoko piłka odbiła. Powtórz ten krok trzy razy i zapisz wszystkie wyniki.
  4. powtórz kroki 1-3, ale trzymaj piłkę w lodówce.
  5. powtórz kroki 1-3, ale utrzymuj piłkę w temperaturze pokojowej.
  6. powtórz kroki 1-3, ale utrzymuj piłkę w wysokiej temperaturze bez wilgoci. Tym razem piłka może być podgrzewana dłużej niż 20 minut. Można to zrobić poprzez wystawienie go na słońcu przez bardzo długi czas lub owinięcie piłki w wiele poduszek termicznych. Można również użyć naczynia ciepła, aby to zrobić.
  7. Utwórz wykres lub tabelę pokazującą, jak wysoko kulki odbijają się w różnych temperaturach.
  8. przeanalizuj Dane i wyciągnij wniosek stwierdzający, czy temperatura piłki tenisowej wpływa na jej wysokość.

zmienne

zmienne niezależne: temperatury,

zmienne zależne:jak wysoko odbija się piłka.

kontrolowane zmienne: lodówka / zamrażarka stoppraca, nie ma źródła ciepła, temperatura w pomieszczeniu jest bardzo gorąca, kamera wideo ma złą grafikę i nie można wyraźnie zobaczyć rzeczy nagranych, wysokość, z której spada piłka

Analiza danych & dyskusja

oto dane zebrane z pierwszego odbicia każdej temperatury. Pierwsze odbicie jest zwykle najdokładniejsze, ponieważ gdy piłka jest odsłonięta, temperatura gwałtownie się zmienia.

oto kolejna tabela, która pokazuje dokładną wysokość, w której odbiła się piłka.

temperatura w stopniach Celsjusza
wysokość odbicia

jest to również wykres utworzony na podstawie informacji zebranych z drugiego odbicia, czyli drugiej próby na temperaturę.

oto tabela dla tego wykresu pokazująca rzeczywistą wysokość, w której piłka odbiła się.

temperatura w stopniach Celsjusza
wysokość odbicia

jest to wykres utworzony na podstawie informacji zebranych z ostatniego odbicia na temperaturę, lub trzeciej próby.

to jest tabela pokazująca wysokość, w której odbijała się piłka.

temperatura w stopniach Celsjusza
wysokość odbicia

jak widać, temperatura rzeczywiście wpływa na wysokość odbicia piłki.

podsumowanie

temperatura piłki tenisowej ma duży wpływ na jej wysokość. Im zimniej, tym niższa piłka odbija się i odwrotnie. Dzieje się tak dlatego, że cząsteczki wewnątrz kuli, które są głównymi zmiennymi, które powodują, że odbijają się, różnią się masą i energią w temperaturach. W upale cząsteczki są bardziej aktywne, więc piłka może odbijać się wyżej, a w zimnie cząsteczki są cięższe i mają mniej energii, tworząc mniejsze odbicie.

pomysły na przyszłe badania

w przypadku przyszłego tematu związanego z tym tematem chciałbym sprawdzić, czy wiek piłki tenisowej wpływa również na to, jak się odbija. Instrumenty smyczkowe, są często lepsze w wieku, a bramy, lub rzeczy, które się poruszają, huśtają się lepiej po tym, jak są stale kołysane. Wiele rzeczy jest lepszych w wieku i chciałbym wiedzieć, czy dotyczy to również piłek tenisowych.

podziękowania

dziękuję Dr Choi za nauczenie mnie tego zadania i moim rodzicom za zakup piłek tenisowych dla mnie.

Cytowane Prace

Borlings, D. (2011). Historia Piłek Tenisowych-Kto Wynalazł Piłkę Tenisową? 24-02-2012, 20: 24: http://www.how-2-tennis.com/history-of-tennis-balls.html

Harriman, D. (2012, 7 24). Temperatura piłek tenisowych. 2012-08-24, 20: 48: http://www.livestrong.com/article/398740-temperatures-tennis-balls/

Incorporation, I. (2011). Historia Piłki. 2012-08-24, 12: 00 ITF Tennis: http://www.itftennis.com/technical/equipment/balls/history.asp

Sheehan, K. (2011, marzec 11). Czy temperatura wpływa na wysokość odbicia piłki tenisowej? 2012-08-24, 20: 48: http://www.livestrong.com/article/401050-does-temperature-affect-how-high-a-tennis-ball-will-bounce/

Wikipedia. (2012, 8 22). Piłka tenisowa. Pobrano z Wikipedii: http://en.wikipedia.org/wiki/Tennis_ball

Articles

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.