Prezentacja eksperymentu

1. Potrzebne.
   Dwie piłki – jedna większa i cięższa i druga mniejsza i lżejsza.
2. Wykonanie. Trzymamy mniejszą piłkę nad większą, tak aby były ze sobą zetknięte. Upuszczamy piki pozwalając im spadać swobodnie na podłogę.
   Uwaga! Eksperyment najlepiej przeprowadzać na zewnątrz, lub w pomieszczeniu, w którym nie ma cennych rzeczy, które mogłyby zostać stłuczone.
3. Obserwacja. Po upadku na podłogę, górna piłka zostaje „wystrzelona” z dużą prędkością w górę.
4. Wyjaśnienie. Prosimy o przesłanie do nas Waszych wyjaśnień i uzasadnień oraz filmików, a za tydzień opublikujemy wyjaśnienia, jakich udzieli nam Fizyk.

Wyjaśnienie

Na pewno dobrze wiecie, że jeśli upuścimy piłkę na twarde podłoże odbije się ona w górę na wysokość nieco mniejszą, niż ta, z której ją upuściliśmy. To nie jest zaskakujące – w czasie odbicia część energii ulega przecież rozproszeniu (piłka nie jest doskonale sprężysta). Prędkość, z którą piłka odbije się w górę będzie więc nieco mniejsza niż ta, z którą uderzyła w podłoże.

Dlaczego więc w tym eksperymencie mała piłka odbija się wielokrotnie wyżej ? Wszystko stanie się jasne, jeśli zauważymy, że z nieruchomą podłogą zderza się większa, ciężka piłka spadająca z pewną prędkością v, która po odbiciu zmierza z prawie taką samą prędkością w górę. Mniejsza i lekka piłka, spadająca z taką samą prędkością v, nie zderzy się z podłogą lecz z dużą piłką, która zmierza już w górę. Piłki zbliżają się więc do siebie z dwukrotnie większą prędkością równą 2v i z taką prędkością nastąpi zderzenie. Mała piłka odbije się więc od dużej z prędkością 2v. Pamiętamy jednak, że duża piłka, od której nastąpiło odbicie także porusza się w górę ze swoją prędkością v. Oznacza to, że mała piłka, po odbiciu może osiągnąć prędkość skierowaną w górę równą 3v - aż trzykrotnie większą niż ta, z którą spadała! W rzeczywistości jednak prędkość ta nie będzie aż trzy razy większa, ze względu na rozpraszanie energii w czasie zderzeń.

Jak wysoko mogłaby się więc odbić, gdyby zderzenia były doskonale sprężyste? Eksperci i Młodzi Naukowcy, którzy znają już równanie na energię kinetyczną E ciała o masie m, poruszającego się z prędkością v wiedzą, że wynosi ona E = mv2/2 Łatwo wyliczą więc, że mniejsza piłka mogłaby odbić się wówczas na wysokość aż 9 razy większą, niż ta, z której spadała! Aby tak było, duża piłka musiałaby też być nieskończenie cięższa od małej.

Ponieważ piłki nie są doskonale sprężyste, ani też różnica ich mas wcale nie jest aż tak duża, w czasie eksperymentu przeprowadzonego przez Pana Redaktora, widać, że mała piłeczka odbija się co prawda poza kadr, ale wydaje się, że zaledwie kilka razy wyżej niż była na początku

Wyjaśniał – Fizyk dr Jerzy Jarosz prof. UŚ.