Прыгающие баскетбольные мячи: сколько энергии занимает дриблинг?

1. Аннотация
2. Задача
3. кредиты
4. Цитировать эту страницу
5. MLA Стиль
6. APA Style
7. Вступление
8. Условия и понятия
9. Лента новостей на эту тему
10. Материалы и оборудование
11. Помните о ваших расходных материалах
12. Анализируя ваши результаты
13. Если вам нравится этот проект, вам может понравиться исследовать эти связанные профессии:
14. Учитель физики
15. Спортивный тренер
16. Инженер-механик
17. вариации
18. Задайте вопрос эксперту
19. Ссылки по теме
20. Ищете больше науки веселья?
21. Исследуйте наши научные видео

Необходимое время сложности Очень короткое (≤ 1 дня) Предпосылки Нет Доступность материалов Доступно. Смотрите список материалов и оборудования для деталей. Стоимость очень низкая (до $ 20) Безопасность Нет проблем

Аннотация

Игра в баскетбол может быть тяжелой работой. Игроки не только постоянно бегают по площадке, но и дриблинг в баскетболе требует больших усилий. Это почему? Это связано с тем, как баскетбол отскакивает. Когда мяч попадает на корт, его отскок фактически теряет импульс, переводя часть своей энергии в другую форму. Это означает, что для того, чтобы мяч подпрыгивал, игроки должны постоянно вкладывать в него больше энергии. В этом спортивном научном проекте вы определите, насколько высоко баскетбольный мяч отскакивает от разных поверхностей относительно высоты, с которой он был сброшен. Какая поверхность позволяет баскетболу подпрыгивать выше всего, а это означает, что игроку требуется наименьшее количество энергии, чтобы продолжать вести мяч? Возьмите баскетбол и попробуйте эту идею научного проекта, чтобы узнать!

Задача

Определите, как различные поверхности влияют на то, как высоко баскетбол отскакивает от высоты, с которой он был сброшен.

кредиты

Тейша Роуланд, доктор наук, друзья науки

Цитировать эту страницу

Общая информация о цитировании предоставляется здесь. Обязательно проверьте форматирование, включая использование заглавных букв, для метода, который вы используете, и при необходимости обновите цитату.

MLA Стиль

Штат научных друзей. «Прыгающие баскетбольные мячи: сколько энергии занимает дриблинг?» Друзья науки , 28 июля 2017 г., https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Sports_p037/sports-science/basketball-dribbling-energy. Доступ 18 июня 2019 г.

APA Style

Штат научных друзей. (2017, 28 июля). Прыгающие баскетбольные мячи: сколько энергии занимает дриблинг? Получено с https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Sports_p037/sports-science/basketball-dribbling-energy

Дата последнего редактирования: 2017-07-28

Вступление

Отказов, отказов, swish! Игра в баскетбол - тяжелая работа, и одна из частей этой тренировки - просто дриблинг мяча. На рисунке 1 ниже вы можете видеть, как Коби Брайант играет в олимпийской команде США и ведет мяч. Почему нужно приложить усилия, чтобы обвести мяч? Когда баскетбольный мяч падает на землю (и когда он летит по воздуху), он фактически превращает часть своей энергии в другую форму. Если игроки не вложат достаточно энергии обратно в мяч, они не смогут эффективно его использовать.

Рисунок 1. Когда игрок ведет мяч в баскетбол, как это делает Коби Брайант здесь, в олимпийской команде США 2012 года, мяч фактически передает часть своей энергии при каждом прыжке (Пилот 1-го класса, Даниэль Хьюз, 2012).

Когда баскетбол подпрыгивает, у него есть два разных типа энергии: кинетическая энергия и потенциальная энергия . Кинетическая энергия - это энергия, которую объект имеет в результате движения. Любой движущийся объект обладает кинетической энергией. Быстро движущийся баскетбол обладает большей кинетической энергией, чем медленный баскетбол. А баскетбол, который вообще не двигается, не имеет кинетической энергии. Потенциальная энергия - это энергия, запасенная в объекте из-за его высоты над землей. (У баскетбольного мяча, лежащего на полу, нет потенциальной энергии.) Например, когда вы держите баскетбольный мяч на уровне талии, у него есть потенциальная энергия. Если вы держите его выше, например, над головой, у него еще больше потенциальной энергии. Если вы уроните баскетбольный мяч, сила тяжести тянет его вниз, и, когда мяч падает, его потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию. Когда шар приближается к земле, его потенциальная энергия уменьшается. Но мяч также ускоряется, поэтому его кинетическая энергия увеличивается.

Так какое отношение кинетическая энергия и потенциальная энергия имеют к тому, как баскетбол отскакивает на площадке? Как упоминалось ранее, когда баскетбол падает на пол корта, кажется, что он «теряет» некоторую энергию - в действительности происходит то, что некоторая кинетическая энергия превращается в энергию в форме звука, тепла и кратковременного изменения формы мяча ( слегка сплющив) Часть энергии также поглощается поверхностью суда. Когда происходит столкновение, когда кинетическая энергия теряется, это называется неупругим столкновением . (С другой стороны, упругое столкновение - это когда кинетическая энергия сохраняется - она ​​одинакова до и после столкновения.) Когда баскетбольный мяч отскакивает (без толкания вниз), он не возвращается к исходному состоянию высота, как показано на рисунке 2 ниже. Это потому, что у баскетбола было неупругое столкновение с землей. После нескольких прыжков он перестает полностью подпрыгивать. Энергия покинула мяч!

Рисунок 2. Прыгающий мяч имеет как кинетическую, так и потенциальную энергию. Когда он отскакивает, он теряет кинетическую энергию, поэтому каждый отскок не так высок, как предыдущий. (Майкл Маггс и Ричард Барц, 2007)

Одним из факторов, который может повлиять на неупругое столкновение баскетбола с землей, является тип поверхности, с которой сталкивается мяч. Поверхность влияет только на то, сколько кинетической энергии «потеряно» или трансформировано (технически закон сохранения энергии гласит, что энергия не может быть потеряна, но может изменить форму), и это определяет, сколько энергии игрок должен вернуть обратно в мяч, чтобы он подпрыгивал. В неупругих столкновениях разные поверхности поглощают разное количество энергии. Как вы думаете, твёрдая поверхность, как бетон, поглощает энергию по сравнению с мягкой поверхностью, такой как ковер? В этом спортивном научном проекте вы определите, как высоко баскетбол отскакивает от разных поверхностей относительно высоты, с которой он упал. Какая поверхность поглотит наименьшее количество энергии и позволит баскетболу отскочить от максимума? Хватай баскетбол и будь готов узнать!

Условия и понятия

• энергии
• Кинетическая энергия
• Потенциальная энергия
• Сила тяжести
• Неупругое столкновение

Вопросы

• В типичной игре в баскетбол, когда мяч имеет больше кинетической энергии, чем потенциальной энергии, и наоборот?
• Почему баскетбол в конечном итоге перестает подпрыгивать, если вы просто отпускаете его и не ведете его?
• Какие примеры неупругих столкновений вы видели? Как трансформируется энергия?
• Какая поверхность будет поглощать больше энергии, мягкая или твердая? Зачем?

Список используемой литературы

Чтобы узнать больше о кинетической энергии, посетите эту веб-страницу:

Эта веб-страница содержит дополнительную информацию об упругих и неупругих столкновениях:

В этой статье обсуждаются некоторые физики ведения баскетбола:

Для помощи в создании графиков, попробуйте этот сайт:

Лента новостей на эту тему

Примечание.

Компьютеризированный алгоритм сопоставления предлагает приведенные выше статьи. Он не такой умный, как вы, и иногда может давать юмористические, смешные или даже раздражающие результаты! Узнайте больше о новостной ленте

Материалы и оборудование

• Различные поверхности, на которых можно отскочить от баскетбольного мяча (минимум 3). Они должны быть устойчивыми, фиксированными поверхностями. Некоторые примеры включают ковер, бетон, траву, линолеум и баскетбольную площадку. Поверхность должна быть плоской и находиться рядом со стеной или другой большой поверхностью, перпендикулярной ей. Выберите по крайней мере одну твердую поверхность и одну мягкую поверхность.
• Рулетка, метрическая
• Малярная лента. Это доступно в магазинах бытовой техники или онлайн через продавцов, таких как amazon.com ,
• Видеокамера. Видеокамера на мобильном телефоне должна работать нормально.
• Необязательно: Отметьте карточки, учетные карточки, листы бумаги или что-то еще, чтобы написать пробные номера на (10).
• Доброволец, чтобы записать на видео эксперименты или штатив. Если вы используете штатив, вам понадобится поверхность рядом, например, стул, чтобы включить штатив и камеру. GorillaPods являются примером недорогих, небольших типов штативов, доступных через amazon.com ,
• Баскетбол
• Доступ к компьютеру или большому экрану для просмотра записанных видео на
• Лабораторный блокнот

Отказ от ответственности: Science Buddies участвует в партнерских программах с Главная Наука Инструменты , amazon.com , Каролина Биологическая , а также Jameco Electronics , Поступления от партнерских программ помогают поддерживать Science Buddies, общественную благотворительную организацию 501 (c) (3), и предоставляют наши ресурсы бесплатно для всех. Нашим главным приоритетом является обучение студентов. Если у вас есть какие-либо комментарии (положительные или отрицательные), касающиеся покупок, сделанных вами для научных проектов, на основе рекомендаций на нашем сайте, сообщите нам об этом. Напишите нам по адресу [email protected] ,

Помните о ваших расходных материалах

Экспериментальная процедура

Видеозапись баскетбольных мячей

1. Подготовьте стену или другую вертикальную панель рядом с первой поверхностью, которую вы хотите проверить, чтобы вы могли измерить высоту отскока баскетбольного мяча.
   1. На стене рядом с поверхностью используйте рулетку и синюю малярную ленту, чтобы разметить каждые 20 сантиметров (см), начиная от пола и доходя до 100 см. В итоге вы должны получить пять меток ленты, как показано на рисунке 3.
   2. Примечание: Вы можете сделать метки ленты длиннее, чем на рисунке 3, чтобы их было легче увидеть на видеозаписи. Не забудьте поместить верхний край ленты на отметку каждые 20 см.

Рис. 3. На стене или другой панели рядом с поверхностью, которую вы хотите проверить, размещайте полоски ленты художника каждые 20 см, начиная от пола и доходя до 100 см. Показанная здесь испытательная поверхность - линолеум, а лента была помещена на холодильник.

1. Настройте видеокамеру так, чтобы все отмеченные размеры и пол были видны. Лучше всего записывать отскок как можно более прямо или равномерно в видоискателе. Вы можете либо добровольно запустить камеру для вас, либо установить камеру на штатив.
   1. Совет: если вы используете мини-штатив, вам понадобится приподнятая поверхность, например кресло, чтобы включить штатив и камеру.
2. Проверьте баскетбол на поверхности:
   1. Либо попросите вашего добровольца запустить видеокамеру, либо, если у вас нет добровольца, начните запись с помощью видеокамеры на штативе.
   2. Если вы используете карточки для заметок, чтобы визуально отслеживать свои испытания, перед началом эксперимента покажите перед камерой камеру для заметок, на которой кратко написан номер испытания. Кроме того, вы можете просто произнести пробный номер, чтобы вы могли услышать его позже во время записи. (Первое испытание, которое вы сделаете, будет Испытанием 1.)
   3. Держите баскетбольный мяч так, чтобы его нижняя часть выровнялась с верхним краем самой высокой отметки ленты, которую вы сделали, как показано на рисунке 4. Также держите мяч близко к стене, на расстоянии не более 5 см от него.
      1. Убедитесь, что ваше тело не блокирует обзор камеры баскетбольного мяча и стены с маркировочной лентой.
      2. Совет: если вам помогает волонтер, попросите его проверить, совпадает ли нижняя часть баскетбольного мяча с верхним краем метки ленты, когда вы смотрите через камеру.
   4. Брось баскетбол. (Не опускайте его.)
   5. Позвольте баскетбольному мячу отскочить назад и затем упадете на землю во второй раз, прежде чем вы поймаете его в руки и перестанете его записывать.

Рисунок 4. Чтобы зафиксировать отскок баскетбольного мяча, держите его так, чтобы нижняя часть мяча была выровнена с верхней меткой ленты на расстоянии 100 см, прежде чем бросать мяч.

1. Повторите шаг 3, по крайней мере, еще девять раз с поверхностью, которую вы только что протестировали, в общей сложности, по крайней мере, десять испытаний этой поверхности.
   1. Если в любом из испытаний кажется, что мяч не отскочил назад, а слегка отклонился в сторону, то проведите дополнительное испытание.
2. Повторите шаги с 1 по 4 с другими поверхностями, которые вы хотите проверить.
   1. Вам необходимо протестировать как минимум три поверхности, включая как минимум одну твердую и одну мягкую. Поверхности, которые вы тестируете, должны быть плоскими.
   2. Для получения стабильных результатов старайтесь держать баскетбол для каждого испытания на одном и том же расстоянии от стены, а также располагать камеру на одной и той же приблизительной высоте (удерживая камеру и штатив на одном стуле, а затем перемещая стул на новую поверхность, хороший способ сделать это).
   3. Примечание. Если вы тестируете поверхность с очень различной температурой (например, бетон снаружи в холодный день), вам нужно будет быстро провести испытания, чтобы мяч не изменил температуру. Изменение температуры шара может повлиять на его отскок. Вы можете попробовать сделать одно испытание за раз и поместить баскетбол в промежутке между испытаниями, чтобы он снова согрелся.

Анализируя ваши результаты

1. После того как вы закончили тестирование поверхностей, создайте таблицу данных в своей лабораторной тетради, как показано в таблице 1. Ваши данные будут записаны в эту таблицу данных. Таблица 1 уже частично заполнена в качестве примера - укажите точные поверхности, которые вы тестировали, в своей собственной таблице данных. Для каждой поверхности опишите, насколько это сложно, в столбце «Твердость». Смотрите примеры в таблице 1.

Твердость поверхности Высота падения (см) Высота отскока (см) Разница в высоте (см) Средняя разница в высоте (см) Испытание 1 Мягкое испытание ковра 2 Испытание 3 и т. Д. Испытание 1 Твердое испытание дерева 2 Испытание 3 и т. Д. Испытание 1 Бетон Очень твердое испытание 2 Испытание 3 и т. Д.

Таблица 1. В своей лабораторной тетради сделайте такую ​​таблицу данных, чтобы записать свои результаты.

1. Теперь внимательно посмотрите свои видео и заполните результаты в столбцах «Высота падения (см)» и «Высота отскока (см)» в таблице данных. Смотрите ваши видео на компьютере или другом большом экране, чтобы вы могли делать подробные наблюдения. Поскольку фактическая высота падения и высота отскока будут незначительно отличаться от пробной версии к пробной, вам необходимо определить их, внимательно изучив видео.
   1. Просматривайте видео для каждого испытания, используя замедленное движение, и / или приостанавливайте запись непосредственно перед тем, как баскетбольный мяч упадет, а затем, когда он достигнет наивысшей точки в своем первом прыжке.
      1. Прямо перед тем, как уронить мяч, он находится на высоте падения.
      2. Когда мяч находится в самой высокой точке в первом отскоке, он находится на высоте своего отскока.
   2. Постарайтесь использовать метки ленты на стене, чтобы оценить высоту падения и высоту отскока.
   3. Всегда измеряйте высоту падения и высоту отскока от нижней части баскетбольного мяча.
   4. Высота сброса должна быть близка к 100 см, но вы должны просмотреть видео, чтобы увидеть, было ли оно немного выше или ниже 100 см. Например, в одном испытании это могло быть около 105 см, тогда как в другом испытании оно могло быть ближе к 95 см.
   5. Не считайте каких-либо испытаний, когда кажется, что баскетбол не подпрыгнул, а вместо этого ушел в сторону.
2. Рассчитайте разницу в высоте для каждого испытания и запишите ее в таблицу данных. Чтобы рассчитать разницу в высоте, вычтите высоту отскока от высоты сбрасывания.
   1. Например, если высота падения составляла 105 см, а высота отскока была 60 см, разница в росте составляла бы 45 см (поскольку 105 см - 60 см = 45 см).
3. Рассчитайте среднюю разницу высот для каждой поверхности и запишите ее в таблицу данных. Сделайте это, рассчитав среднюю разницу высот для всех испытаний для данной поверхности.
   1. Например, если разница в росте для десяти испытаний с поверхностью составляла 60 см, 63 см, 65 см, 64 см, 61 см, 60 см, 60 см, 65 см, 63 см и 62 см, то средняя разница в высоте для эта поверхность будет 62 см (сумма этих чисел делится на десять, так как было десять испытаний).
4. Сделайте гистограмму средней разницы высот для каждой поверхности.
   1. Поместите название поверхности на горизонтальной оси (ось X) и среднюю разницу высот (в см) на вертикальной оси (ось Y).
   2. Вы можете сделать график вручную или использовать веб-сайт, как Создать график сделать график на компьютере и распечатать его.
5. Посмотрите на свои данные и график и проанализируйте свои результаты.
   1. Насколько высоко баскетбол отскакивал от высоты падения при падении на разные поверхности? Какая поверхность позволила мячу сохранить наибольшую высоту относительно высоты падения и отскочить от самой высокой? Какая поверхность заставила шар потерять наибольшую высоту?
   2. Исходя из ваших результатов, какая поверхность, по вашему мнению, поглощала наименьшее количество энергии от баскетбола, позволяя мячу отскакивать от максимума?
   3. Можете ли вы использовать свои результаты, чтобы объяснить, почему у баскетбольной площадки есть такая поверхность?

Если вам нравится этот проект, вам может понравиться исследовать эти связанные профессии:

Физик

У физиков есть большая цель - понять природу всей вселенной и всего в ней! Чтобы достичь этой цели, они наблюдают и измеряют природные события, наблюдаемые на Земле и во вселенной, а затем разрабатывают теории, используя математику, чтобы объяснить, почему эти явления происходят. Физики берут на себя задачу объяснения событий, которые происходят в самых грандиозных масштабах, какие только возможны, на уровне мельчайших атомных частиц. Затем их теории применяются к человеческим проектам, чтобы принести людям новые технологии, такие как компьютеры, лазеры и термоядерная энергия. Прочитайте больше

Учитель физики

Наша вселенная полна материи и энергии, и то, как эта материя и энергия движется и взаимодействует в пространстве и времени, является предметом физики. Учителя физики проводят свои дни, показывая и объясняя чудеса физики, которая лежит в основе всех других научных дисциплин, включая биологию, химию, науку о Земле и космосе. Их работа направлена ​​на развитие следующего поколения ученых и инженеров, в том числе всех работников здравоохранения. Они также помогают всем студентам лучше понять свой физический мир и то, как он работает в повседневной жизни, а также как стать лучше гражданами, понимая процесс научных исследований. Прочитайте больше

Спортивный тренер

Спортивные травмы могут быть болезненными и изнурительными. Спортивные тренажеры помогают спортсменам и другим физически активным людям избежать таких травм, а также работают над улучшением своей силы и физической формы. В случае спортивной травмы спортивные тренеры помогают оценить травму, определить необходимое лечение и разработать режим физической подготовки для реабилитации спортсмена, чтобы он или она были готовы выйти и снова соревноваться. Прочитайте больше

Инженер-механик

Инженеры-механики - это часть вашей повседневной жизни, они создают ложку, которую вы использовали для завтрака, упаковку завтрака, откидную крышку на тюбике с зубной пастой, молнию на куртке, машину, велосипед или автобус, который вы взяли в школу. стул, в котором вы сидели, ручка двери, которую вы взяли, петли, на которых она открывалась, и шариковая ручка, которую вы использовали для прохождения теста. Практически каждый объект, который вы видите вокруг, прошел через руки инженера-механика. Следовательно, их навыки востребованы для разработки миллионов различных продуктов практически во всех отраслях промышленности. Прочитайте больше

вариации

• Попробуйте этот научный проект еще раз, но вместо того, чтобы исследовать различные поверхности, попробуйте прыгать в баскетбол при разных температурах. Вы можете попытаться сохранить баскетбол в холодильнике или морозильнике, а затем подпрыгнуть. Сравните его высоту отскока баскетболу, который хранился при комнатной температуре. Как соотносятся высоты отскока, когда баскетбол находится при разных температурах? Совет: не забудьте быстро провести эксперименты после извлечения баскетбольного мяча из холодильника или морозильника, потому что баскетбольный мяч снова быстро прогреется.
• Вы знаете, что баскетбол теряет кинетическую энергию, передавая ее другим формам, когда мяч подпрыгивает, но сколько прыжков баскетбол может совершить, прежде чем потерять всю свою кинетическую энергию и прекратить подпрыгивать? И как это изменится, если вы измените некоторые факторы, такие как поверхность, на которую падает баскетбол, или высота падения? Разработайте эксперимент, чтобы выяснить, сколько ударов может совершить баскетбол и как различные факторы влияют на это число. Вы также захотите измерить, насколько высок каждый последующий отскок. Затем можно составить график зависимости высоты отскока от числа отказов. Попробуйте!
• Как разные шары отскакивают по сравнению друг с другом? Вы можете попробовать этот научный проект еще раз, но просто выберите одну поверхность для тестирования и попробуйте различные виды шаров, такие как надувные мячи, футбольные мячи, теннисные мячи и другие.
• Как проколотый баскетбол (или футбольный мяч) отскакивает от того, который не пробит? Попробуйте еще раз этот научный проект, но выберите одну поверхность для тестирования и сначала попробуйте мяч, который не был проколот, затем проколите мяч и попробуйте снова.
• Когда баскетбольный мяч падает на землю, энергия передается на пол, превращаясь в тепло и звук. Разработайте эксперимент, чтобы исследовать один (или более) из других способов, которыми кинетическая энергия может быть потеряна при переходе на другую форму энергии, например, путем измерения, насколько громко шар ударяется о землю, или насколько он нагревается. Повлияет ли поверхность, на которую отскочил шар, на потерю энергии?
• Есть уравнения, которые вы можете использовать для фактического расчета потенциальной энергии и кинетической энергии. Вы можете использовать Уравнение 1 ниже, чтобы рассчитать потенциальную энергию баскетбольного мяча, когда вы его бросаете. Вы можете попробовать измерить высоту отскока баскетбольного мяча, когда он падает с разной высоты (но всегда на одной поверхности), и рассчитать, сколько потенциальной энергии он имеет при каждом падении. Как меняется его потенциальная энергия при изменении высоты падения? Как это влияет на его высоту отскока? Сколько энергии трансформируется на каждый отскок?

Уравнение 1:

• PE = потенциальная энергия (в джоулях [Дж])
• m = масса баскетбольного мяча (в килограммах [кг])
• g = ускорение силы тяжести, которое составляет 9,81 метра в секунду в квадрате (м / с²)
• h = высота (в метрах)

Задайте вопрос эксперту

Форум «Спросите эксперта» предназначен для того, чтобы студенты могли найти ответы на научные вопросы, которые они не смогли найти с помощью других ресурсов. Если у вас есть конкретные вопросы о вашем научном проекте или научной ярмарке, наша команда ученых-добровольцев может помочь. Наши эксперты не сделают работу за вас, но они сделают предложения, предложат рекомендации и помогут вам устранить неполадки.
Задайте вопрос эксперту

Ссылки по теме

Лента новостей на эту тему

Примечание.

Компьютеризированный алгоритм сопоставления предлагает приведенные выше статьи. Он не такой умный, как вы, и иногда может давать юмористические, смешные или даже раздражающие результаты! Узнайте больше о новостной ленте

Ищете больше науки веселья?

Попробуйте одно из наших научных мероприятий для быстрого изучения науки в любое время. Идеальная вещь, чтобы оживить дождливый день, школьные каникулы или момент скуки.

Найти активность

Исследуйте наши научные видео

Сделать гигрометр для измерения влажности - активность STEM

Как сделать электромагнит

Эксперимент с огненной змеей

Спасибо за ваш отзыв!