Trampoliini ei näytä olevan muuta kuin yksinkertainen hauskanpito, mutta se on oikeastaan monimutkainen joukko fysiikan peruslakeja. Ylös ja alas hyppääminen on klassinen esimerkki energian säilyttämisestä potentiaalista kineettiseksi. Se esittelee myös Hooken lait ja kevätvakio. Lisäksi se tarkistaa ja havainnollistaa jokaista Newtonin kolmesta liikelaista.
Kineettinen energia
Kineettinen energia syntyy, kun esine, jolla on jonkin verran massaa, liikkuu annetulla nopeudella. Toisin sanoen kaikilla liikkuvilla esineillä on kineettinen energia. Kineettisen energian kaava on seuraava: KE = (1/2) mv ^ 2, missä m on massa ja v on nopeus. Kun hyppää trampoliinilla, vartaloasi on kineettinen energia, joka muuttuu ajan myötä. Kun hyppäät ylös ja alas, kineettinen energiasi kasvaa ja laskee nopeudellasi. Kineettinen energiasi on suurin, juuri ennen kuin osut trampoliinille alaspäin ja kun jätät trampoliinin pinnan ylöspäin. Kineettinen energiasi on 0, kun saavut hyppysi korkeudelle ja alat laskeutua ja kun olet trampoliinilla, aike ajamassa ylöspäin.
Mahdollinen energia
Potentiaalinen energia muuttuu kineettisen energian mukana. Milloin tahansa kokonaisenergiasi on yhtä suuri kuin potentiaalinen energiasi plus kineettinen energiasi. Potentiaalienergia on korkeuden funktio ja yhtälö on seuraava: PE = mgh missä m on massa, g on painovoimavakio ja h on korkeus. Mitä korkeampi olet, sitä enemmän potentiaalista energiaa sinulla on. Kun poistut trampoliinista ja aloitat matkustamisen ylöspäin, kineettinen energiasi laskee sitä korkeammalle mennessä. Toisin sanoen hidastat. Kun hidastat ja kasvatat korkeutta, kineettinen energiasi siirtyy potentiaalienergiaksi. Samoin pudotessasi korkeutesi laskee, mikä vähentää potentiaalista energiaasi. Tämä energian väheneminen on olemassa, koska energiasi muuttuu potentiaalisesta energiasta kineettiseksi energiaksi. Energian siirto on klassinen esimerkki energian säästämisestä, jonka mukaan kokonaisenergia on vakio ajan myötä.
Hooken laki
Hooken laki käsittelee jousia ja tasapainoa. Trampoliini on pohjimmiltaan joustava kiekko, joka on kytketty useisiin jousiin. Kun laskeudut trampoliinille, jouset ja trampoliinipinta venyvät kehon voiman laskeutuessa siihen. Hooken lain mukaan jouset toimivat palatakseen tasapainoon. Toisin sanoen jouset vetäytyvät takaisin kehosi painoa vasten laskeutuessasi. Tämän voiman suuruus on yhtä suuri kuin se, jonka kohdistat trampoliiniin laskeutuessasi. Hooken laki on esitetty seuraavassa yhtälössä: F = -kx missä F on voima, k on jousvakio ja x on jousen siirtymä. Hooken laki on vain toinen potentiaalisen energian muoto. Aivan kuten trampoliini aikoo ajaa sinut ylös, kineettinen energiasi on 0, mutta potentiaalinen energiasi on maksimoitu, vaikka oletkin minimikorkeudella. Tämä johtuu siitä, että potentiaalinen energiasi liittyy kevään vakioon ja Hooken lakiin.
Newtonin liiketiedot
Trampoliinilla hyppääminen on erinomainen tapa havainnollistaa kaikkia kolmea Newtonin liikettä. Ensimmäistä lakia, jonka mukaan esine jatkaa liikettä, ellei siihen ryhdytä ulkopuolinen voima, kuvaa se, että et nouse taivaalle hypätäksesi ylös ja et lennä läpi pohjan trampoliini kun tulet alas. Painovoima ja trampoliinin jouset pitävät sinut pomppimassa. Newtonin toinen laki kuvaa kuinka nopeus muuttuu perusyhtälön F = ma kanssa tai voima on yhtä suuri kuin massa kerrottuna kiihtyvyydellä. Tätä yksinkertaista yhtälöä käytetään kineettisen energian yhtälöiden löytämiseen, joissa kiihtyvyys on yksinkertaisesti painovoimaa. Newtonin kolmas laki toteaa, että jokaisessa toiminnassa on sama päinvastainen reaktio. Tätä kuvaa Hooken laki. Kun jouset ovat venytettyinä, ne osoittavat yhtä ja päinvastaista voimaa, puristuvat takaisin tasapainoon ja ajavat sinut ilmaan.
