165 – Springball

Elastischer Hüpfball

Einführung in:

Energieumwandlungen, potenzielle Energie, kinetische Energie, Spannenergie, elastischer Stoß,

Material:

• Springball / Flummi / Tennisball /elastischer Ball
• Messlatte / Meterstab
• Handy mit Videofunktion / Videokamera

Durchführung:

Wir lassen den Ball vor der Messlatte aus einer Höhe von etwa einem Meter auf eine harte Unterlage (Boden) fallen und mehrmals hochspringen. Dabei filmen wir den Vorgang in Zeitlupe.

Beobachtungen: 

• Der Ball beschleunigt im freien Fall.
• Beim Aufprall kehrt sich die Richtung seiner Geschwindigkeit um.
• Er bewegt sich nach oben, dann wird er wieder langsamer und kommt in der Luft kurzzeitig zum Stehen.
• In der Zeitlupe des Videos, und noch besser im Standbild, lässt sich die Flughöhe an der Messlatte ablesen.
• Nun beginn erneut der freie Fall.
• Die Flughöhe wird nach jedem Aufprall auf dem Boden geringer.

Erklärungen: 

• Es wirkt die Gewichtskraft nach unten. 
• Beim Aufprall wird der Ball elastisch deformiert und erfährt dadurch einen Stoß nach oben. 
• Nun wirkt nur die Gewichtskraft bis zum nächsten Aufprall.
• Energetisch betrachtet wandelt sich die Höhenenergie des Balls zunehmend in kinetische Energie um. 
• Beim Aufprall wandelt sich die kinetische Energie in Spannenergie um, diese anschließend wieder in kinetische Energie, dann in potentielle Energie am höchsten Punkt, wieder in kinetische Energie, usw.
• Aus den abnehmenden Flughöhen können wir auf einen Verlust der mechanischen Energie schließen, die bei jedem Aufprall erfolgt. 
• Bei der Deformation des Balls entsteht Reibung und damit Wärmeenergie.

Didaktisches Potenzial:

Interessant ist die Frage, ob bei jedem Aufprall der gleiche Prozentsatz an mechanischer Energie verloren geht. Dies lässt sich an den Flughöhen erkennen.