गतिज और स्थितिज ऊर्जा सिमुलेशन

ऊर्जा कभी नष्ट नहीं होती, बस एक रूप से दूसरे रूप में बदलती है। ट्रैक पर ऊँचे खड़े स्केटर में संचित (स्थितिज) ऊर्जा m g h होती है, जो द्रव्यमान, गुरुत्व और ऊँचाई पर निर्भर करती है। जैसे-जैसे वह नीचे लुढ़कता है, यह गति (गतिज) ऊर्जा ½ m v² में बदलती जाती है और वह तेज़ होता जाता है; दूसरी ओर चढ़ने पर यह फिर वापस बदल जाती है। घर्षण न हो तो दोनों का योग हमेशा उतना ही रहता है, इसलिए ऊँचाई h से छोड़ा गया स्केटर नीचे पहुँचकर v = √(2gh) गति पाता है, चाहे ट्रैक का आकार कुछ भी हो और चाहे उसका द्रव्यमान कुछ भी हो, क्योंकि द्रव्यमान कट जाता है। घर्षण कुछ ऊर्जा को ऊष्मीय ऊर्जा (ऊष्मा) में बदल देता है, इसलिए स्केटर हर बार थोड़ा कम चढ़ता है और अंत में रुक जाता है, पर ऊष्मा को मिलाकर कुल ऊर्जा ठीक वही रहती है जो शुरू में थी। इस मॉडल में स्केटर ट्रैक पर एक बिंदु की तरह फिसलता है, बिना लुढ़के और बिना वायु-प्रतिरोध के, और रोलर कोस्टर की तरह ट्रैक से जुड़ा रहता है। विद्यार्थी द्रव्यमान और गुरुत्व बदल सकते हैं और तुलना कर सकते हैं कि क्या होता है। इसे कक्षा 5, मिडिल स्कूल, और हाई स्कूल के साथ भौतिकी की खोजपरक गतिविधि में इस्तेमाल करें — प्रोजेक्टर पर या हर विद्यार्थी के डिवाइस पर।

• स्केटर को अलग-अलग ऊँचाइयों तक खींचिए और देखिए कि नीचे गति कैसे बदलती है
• द्रव्यमान ऊपर-नीचे कीजिए: पट्टियाँ बदलती हैं पर सवारी बिलकुल वैसी ही रहती है
• चंद्रमा, पृथ्वी और बृहस्पति के बीच बदलिए और नीचे की गति की तुलना कीजिए
• थोड़ा घर्षण जोड़िए और ऊष्मीय पट्टी को बढ़ते देखिए जबकि कुल ऊर्जा वही रहती है
• तीनों ट्रैक आज़माइए और पता लगाइए कि आकार बदलने से नीचे की गति बदलती है या नहीं
• पहाड़ियों वाले ट्रैक पर वह सबसे नीची शुरुआत खोजिए जिससे स्केटर फिर भी पहाड़ी पार कर ले

1. 1अनुमान लगाना कि द्रव्यमान बदलने से नीचे पहुँचने पर गति पर क्या असर पड़ेगा, फिर उस अनुमान को जाँचना।
2. 2परिणाम की व्याख्या के लिए लाइव गणना और दृश्य चित्रण से मिले प्रमाण का उपयोग करना।

शिक्षकों के आम सवाल