• تعداد بازديد :
  • يکشنبه 1395/04/13
  • تاريخ :

می زنم زمین هوا میره!

می زنم زمین هوا میره؟

مقدمه:

بسکتبال رشته ورزشی سنگینی است. بازیکنان بسکتبال باید در حین دویدن در مناطق مختلف زمین توپ را نیز با مهارت دریبل کنند. سختی کار در نحوه برگشت توپ بسکتبال پس از برخورد با زمین است. زمانی که توپ به زمین برخورد می کند، در برگشت مقداری از تکانه خود را به دلیل تبدیل انرژی آن به انواعی دیگر از دست می دهد. این بدان معناست که برای نگه داشتن توپ در ارتفاعی خاص، بازیکن باید به طور مداوم به توپ انرژی وارد کند تا انرژی از دست رفته جبران شود. در این فعالیت علمی شما در مورد میزان ارتفاع توپ در برگشت از برخورد با سطوح مختلف در مقایسه با ارتفاعی که از آن پرتاب می شود تحقیق خواهید کرد. توپ بسکتبال با برخورد به چه سطحی بیشترین ارتفاع را در برگشت دارد؟ یک توپ بسکتبال بردارید و با انجام فعالیت زیر پاسخ این سوال را بیابید.

می زنم زمین هوا میره؟

پیش زمینه:

بسکتبال ورزشی بسیار سنگین است و قسمت مهمی از این سنگینی مربوط به دریبل کردن توپ است. دلیل آن چیست؟ زمانی که توپ بسکتبال به زمین می خورد (در حین اینکه در هوا حرکت می کند) مقداری از انرژی خود را به شکل دیگر تبدیل می کند. اگر بازیکنان مقدار لازم انرژی را به طور مداوم به توپ وارد نکنند، دریبل کردن توپ کاری غیر ممکن خواهد بود.
زمانی که یک توپ بسکتبال پرتاب می شود، دو نوع مختلف انرژی دارد: انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل.

جسم به دلیل حرکت دارای انرژی جنبشی است. انرژی پتانسیل نیز انرژی ذخیره شده در جسم است، یعنی انرژی بالقوه آن برای حرکت، برای مثال به دلیل ارتفاع جسم از زمین. زمانی که توپ بسکتبال را در دستان خود نگه می دارید، مقداری انرژی پتانسیل دارد. اگر توپ بسکتبال را رها کنید، نیروی گرانش آن را به سمت پایین می کشد و در حین حرکت توپ به سمت پایین، انرژی پتانسیل آن به جنبشی تبدیل می شود. با برخورد توپ به زمین، بخشی از انرژی جنبشی آن تبدیل به صدا و گرما، بخشی از آن سبب تغییر جزیی در شکل توپ (صاف شدن آن) و بخشی دیگر نیز توسط سطح جذب می شود.

مواد و وسایل مورد نیاز:

حداقل دو سطح مختلف برای رها کردن توپ بسکتبال روی آنها، یکی با جنس سخت و دیگری با جنس نرم (برای مثال می-توانید در سطحی که روی آن فرش یا چمن است و یک زمین بسکتبال این فعالیت را انجام دهید. این سطوح باید صاف و بدون پستی و بلندی و در کنار دیوار یا یک سطح بزرگ عمودی باشند.)

می زنم زمین هوا میره؟

 متر اندازه گیری

نوار چسب

می زنم زمین هوا میره؟


 توپ بسکتبال
 یک همراه برای کمک

آماده سازی:

 دیوار یا سطح عمودی کنار محل آزمایش خود را طوری آماده کنید که بتوانید ارتفاع برگشت توپ بسکتبال را روی آن اندازه بگیرید. برای این کار با استفاده از یک متر اندازه گیری و نوار چسب از پایین به بالا هر هشت اینچ را روی دیوار علامت گذاری کنید و این کار را تا چهل اینچ ادامه دهید. به این ترتیب روی هر دیوار هشت علامت خواهید داشت.
 اگر از دوربین فیلم برداری در آزمایش خود استفاده می کنید، از همراه خود بخواهید محل آن را طوری تنظیم کند که سطح آزمایش و تمام علامت های روی دیوار در دید دوربین قرار بگیرند. در زمان شروع آزمایش از همراه خود بخواهید دوربین را روشن کند و از آزمایش فیلم برداری کند.
 اگر در آزمایش خود از دوربین فیلم برداری استفاده نمی کنید، از همراه خود بخواهید در جایی مستقر شود و میزان ارتفاع توپ بسکتبال در برگشت از هر برخورد به زمین را اندازه بگیرد.

روش کار:

 توپ بسکتبال را طوری در دستانتان بگیرید که قسمت زیرین آن مطابق با بالاترین علامتی که روی دیوار زده اید باشد.
 توپ را از آنجا رها کنید. (آن را پرتاب نکنید.)
 اجازه دهید توپ پس از برخورد به زمین بالا بیاید و برای بار دوم به زمین بخورد. سپس آن را با دست بگیرید و اگر در حال فیلم برداری هستید ضبط فیلم را متوقف کنید. طبق نظر همراهتان توپ پس از اولین برخورد با زمین تا چه ارتفاعی بالا می آید؟
 در همین شرایط توپ را چند مرتبه ی دیگر رها کنید تا مقداری میانگین از ارتفاع توپ در برگشت از برخورد اول داشته باشید.
 این مراحل را روی سطوح دیگری که قصد دارید آزمایش کنید انجام دهید. توپ بسکتبال روی این سطوح در مقایسه با سطح اول پس از برخورد با زمین تا چه ارتفاعی بالا می آید؟ به نظر شما چرا این اتفاق می افتد؟

می زنم زمین هوا میره؟

 

نکته:

 اگر قصد دارید توپ را روی سطحی با دمای متفاوت (مثلاً سطحی بتُنی در هوای بسیار سرد) آزمایش کنید، سعی کنید کار خود را بسیار سریع انجام دهید تا دمای توپ تغییر نکند. تغییر دما در توپ می تواند در نحوه ی بالا آمدن آن پس از برخورد به زمین تأثیر بگذارد.
 اگر از آزمایش خود فیلم برداری کرده اید، آن را تماشا کنید تا به طور دقیق ارتفاع توپ در برگشت از برخورد با سطوح مختلف را اندازه بگیرید.

می زنم زمین هوا میره؟

آزمایش های تکمیلی:

می توانید نتایج آزمایش های خود را به صورت کمّی به دست بیاورید. برای این منظور باید ویدیوهای ضبط شده از آزمایش خود را به دقت در یک صفحه نمایش بزرگ مشاهده کنید تا ارتفاع دقیق توپ قبل از رها کردن و در برگشت از برخورد به زمین را اندازه بگیرید. همچنین می توانید از نتایج خود منحنی رسم کنید. توپ بسکتبال پس از برخورد با هر سطح چه میزان بالا می آید؟
 مقداری از انرژی جنبشی توپ بسکتبال پس از برخورد به زمین و بالا آمدن به انواع دیگر انرژی تبدیل می شود. اما توپ بسکتبال قبل از تمام شدن انرژی جنبشی خود چند مرتبه می تواند به زمین برخورد کند و مجدداً بالا بیاید؟ همچنین اگر عواملی را در این آزمایش عوض کنید، مانند نوع سطحی که توپ با آن برخورد می کند و یا ارتفاعی که توپ از آن رها می شود، نتایج چه تغییری می کند؟ آزمایشی طراحی کنید تا در آن تعداد برگشت های توپ و تأثیر عوامل مختلف بر این تعداد را بررسی کنید.

مشاهده و نتیجه گیری:

آیا توپ بسکتبال پس از برخورد با سطح سخت در مقایسه با سطح نرم در برگشت بیشتر بالا می آید؟
یکی از عواملی که در برخورد توپ بسکتبال با زمین تأثیر دارد، نوع سطحی است که توپ به آن می خورد. زمانی که توپ بسکتبال به یک سطح برخورد می کند، مقداری از انرژی آن توسط سطح جذب می شود. برخی از سطوح مقدار بیشتری انرژی نسبت به سطوح دیگر جذب می کنند. (میزان انرژی جذب شده توسط هر سطح تعیین می کند که بازیکن باید چه مقدار انرژی به توپ وارد کند تا توپ به خوبی پس از برخورد به زمین بالا بیاید.) یک سطح سخت مانند سطح بتنی میزان کمتری انرژی در مقایسه با سطوح نرم مانند فرش یا چمن جذب می کند. هرچه انرژی جذب شده توسط سطح بیشتر باشد، میزان کمتری انرژی برای حرکت توپ باقی می ماند.

به همین دلیل در این فعالیت علمی باید مشاهده کرده باشید که زمانی که توپ بسکتبال را روی یک سطح سخت رها می کنید در برگشت بیشتر بالا می آید. (میزان کمتری انرژی از دست می دهد.) و اگر همین توپ را از همان ارتفاع روی یک سطح نرم رها کنید در برگشت ارتفاع کمتری خواهد داشت (انرژی بیشتری از دست می دهد.) برای مثال، بسته به نوع توپ بسکتبال و سطحی که آزمایش را روی آن انجام می دهید، باید مشاهده کرده باشید که توپ پس از برخورد با سطح نرم حدود 15 اینچ بالا می آید و پس از برخورد با سطح سخت تا 25 اینچ ارتفاع می گیرد.

می زنم زمین هوا میره؟

بخش پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان تنظیم: نیلوفر یاقوتی
UserName