Un trampolín aparece como nada más que simple diversión, pero en realidad es una serie compleja de las leyes más básicas de la física. Saltar hacia arriba y hacia abajo es un ejemplo clásico de la conservación de la energía, del potencial a la cinética. También muestra las leyes de Hooke y la constante de primavera. Además, verifica e ilustra cada una de las tres leyes del movimiento de Newton.
Energía cinética
La energía cinética se crea cuando un objeto con cierta cantidad de masa se mueve con una velocidad dada. En otras palabras, todos los objetos en movimiento tienen energía cinética. La fórmula para la energía cinética es la siguiente: KE = (1/2) mv ^ 2, donde m es masa y v es velocidad. Cuando saltas en un trampolín, tu cuerpo tiene energía cinética que cambia con el tiempo. A medida que saltas hacia arriba y hacia abajo, tu energía cinética aumenta y disminuye con tu velocidad. Su energía cinética es mayor, justo antes de golpear el trampolín al bajar y cuando abandona la superficie del trampolín al subir. Su energía cinética es 0 cuando alcanza la altura de su salto y comienza a descender y cuando está en el trampolín, a punto de propulsar hacia arriba.
Energía potencial
La energía potencial cambia junto con la energía cinética. En cualquier momento, su energía total es igual a su energía potencial más su energía cinética. La energía potencial es una función de la altura y la ecuación es la siguiente: PE = mgh donde m es masa, g es la constante de gravedad y h es altura. Cuanto más alto eres, más energía potencial tienes. Cuando abandonas el trampolín y comienzas a viajar hacia arriba, tu energía cinética disminuye a medida que avanzas. En otras palabras, disminuyes la velocidad. A medida que disminuye la velocidad y gana altura, su energía cinética se transfiere a energía potencial. Del mismo modo, a medida que cae, su altura disminuye, lo que disminuye su energía potencial. Esta disminución de energía existe porque su energía está cambiando de energía potencial a energía cinética. La transferencia de energía es un ejemplo clásico de la conservación de energía, que establece que la energía total es constante en el tiempo.
Ley de Hooke
La ley de Hooke se ocupa de los resortes y el equilibrio. Un trampolín es básicamente un disco elástico que está conectado a varios resortes. Al aterrizar en el trampolín, los resortes y la superficie del trampolín se estiran como resultado de la fuerza de su cuerpo al aterrizar sobre él. La ley de Hooke establece que los resortes funcionarán para volver al equilibrio. En otras palabras, los resortes retrocederán contra el peso de su cuerpo cuando aterrice. La magnitud de esta fuerza es igual a la que ejerces en el trampolín cuando aterrizas. La ley de Hooke se establece en la siguiente ecuación: F = -kx donde F es fuerza, k es la constante del resorte yx es el desplazamiento del resorte. La ley de Hooke es simplemente otra forma de energía potencial. Justo cuando el trampolín está a punto de impulsarte, tu energía cinética es 0, pero tu energía potencial se maximiza, aunque estés a una altura mínima. Esto se debe a que su energía potencial está relacionada con la constante de primavera y la Ley de Hooke.
Las leyes del movimiento de Newton
Saltar en un trampolín es una excelente manera de ilustrar las tres leyes de movimiento de Newton. La primera ley, que establece que un objeto continuará su movimiento a menos que actúe una fuerza externa, se ilustra por el hecho de que no se eleva hacia el cielo cuando salta y que no vuela por el fondo de el trampolín cuando bajes. La gravedad y los resortes del trampolín te mantienen rebotando. La segunda ley de Newton ilustra cómo su velocidad cambia con la ecuación básica de F = ma, o la fuerza es igual a la masa multiplicada por la aceleración. Esta ecuación simple se usa para encontrar las ecuaciones para la energía cinética, donde la aceleración es simplemente la gravedad. La tercera ley de Newton establece que para cada acción hay una reacción opuesta igual. Esto está ilustrado por la ley de Hooke. Cuando los resortes se estiran, exhiben una fuerza igual y opuesta, comprimiéndose nuevamente en equilibrio y empujándote hacia el aire.
