Вы когда-нибудь играли в мини-гольф? Это может показаться забавной игрой, но за ней стоит много науки! Узнайте о физике, лежащей в основе качающегося мяча для мини-гольфа, и спроектируйте свое собственное поле для мини-гольфа в этом увлекательном научном занятии.
На большинстве полей для мини-гольфа нет прямого пути от места, где вы запускаете мяч до лунки. Вы часто должны получить мяч вокруг, над или под одним или несколькими препятствиями. Ваша цель состоит в том, чтобы попасть в лунку, ударяя по ней как можно меньше раз - что может быть затруднительно при наличии всего этого на пути. Один из способов сделать это - отразить мяч от стен или других препятствий. Тщательно спланировав путь мяча, вы даже можете получить дыру в одном!
Если вы внимательно наблюдаете за мячом, когда он ударяется о стену, вы, вероятно, заметите, что угол, под которым мяч ударяется о стену (известный как угол падения), почти идентичен углу, под которым мяч отскакивает от стены. (известный как угол отражения). Может быть небольшое изменение из-за вращения мяча, но если вы отскочите от стены под определенным углом, он должен отскочить примерно под тем же углом. Это позволяет получить мяч вокруг препятствий. Вы также заметите, что в конечном итоге ваш мяч замедляется и останавливается. Кинетическая энергия шара при его вращении постепенно преобразуется в тепло за счет трения о землю.
Теперь, когда вы узнали немного больше о физике мини-гольфа, вы готовы создавать свои собственные лунки вместе с забавными препятствиями!
Вам потребуется:
- Бумага
- Ножницы
- Карандаш
- Лента
- Большой стол
- Маленький резиновый надувной мяч
- Ассорти из прочных, небольших, но тяжелых предметов домашнего обихода, таких как банки с едой, металлический степлер, рулон клейкой ленты и так далее. Объекты должны быть достаточно тяжелыми, чтобы мяч мог от них отскочить, не перемещая их.
- Большой мяч, например, теннисный мяч
- Большие крепкие предметы
Вырежьте два круга из бумаги. Назовите один «начало» и один «конец». Чем меньше вы сделаете круг «финиша», тем сложнее будет игра.
Сделайте несколько эскизов различных дизайнов отверстий для мини-гольфа, прежде чем начинать строить. Нарисуйте начальную локацию, финишную локацию и любые препятствия, которые вы хотите поставить между ними. Попробуйте включить хотя бы одно препятствие, которое блокирует прямой путь от начала до конца.
Используя то, что вы узнали об углах падения и отражения в фоновом разделе, все же возможно ли получить дыру в одном в своем дизайне, отражая мяч от препятствий или стен? Используйте линейку, чтобы нарисовать серию прямых линий, представляющих путь мяча от начала до конца. Сколько раз мяч должен отскакивать, чтобы добраться до места финиша?
Теперь постройте одно из ваших отверстий для мини-гольфа, собирая препятствия и начальные / финишные круги, и попробуйте! Поместите мяч в начальный круг и перекатите его или проведите пальцем. Можете ли вы получить дыру в одном, следуя пути, который вы нарисовали на бумаге?
Если у вас нет дырки в одном, продолжайте катить мяч, пока не доберетесь до места «финиша». Затем вернитесь к началу и попробуйте снова. Можете ли вы получить дыру в одном, если вы продолжаете практиковать? Насколько близко фактический путь соответствует вашему предсказанному пути?
Повторите процесс для некоторых других ваших проектов. Некоторые из них легче, чем другие?
Дополнительно: приведите несколько друзей в игру и ведите счет!
Смотрим результаты:
Возможно, вы обнаружили, что получить дыру в одном было сложнее, чем казалось. На бумаге может быть довольно легко нарисовать некоторые формы, а затем нарисовать линию, представляющую путь шара от начала до конца. Но на практике вам нужно беспокоиться о трении и вращающемся шарике. Ваш шар не отскакивает от препятствий - он немного замедляется, и его вращение может меняться, изменяя направление.
Если бы вы попытались спроектировать очень сложное отверстие, которое требовало нескольких отскоков, чтобы пройти от начала до конца за один выстрел, это могло бы оказаться очень сложным в реальной жизни! С практикой, однако, вы, вероятно, могли бы получить дырку в одной дыре, которая требовала только одного или двух отскоков. Настоящие дизайнеры полей для гольфа должны учитывать эти же принципы. Они не хотят, чтобы дизайн курса был слишком легким - дырки в них не было бы очень захватывающим, если бы они происходили все время. И наоборот, они не хотят, чтобы игра была слишком сложной и разочаровывающей для игроков, иначе это было бы неинтересно.
