Батутът се появява като нищо повече от просто забавление, но всъщност представлява сложен набор от най-основните физически закони. Скачането нагоре и надолу е класически пример за опазване на енергията, от потенциала до кинетиката. Той също така демонстрира законите на Хук и пролетната константа. Освен това той проверява и илюстрира всеки от трите закона на Нютон за движение.
Кинетична енергия
Кинетичната енергия се създава, когато обект с някакво количество маса се движи с определена скорост. С други думи, всички движещи се обекти имат кинетична енергия. Формулата за кинетична енергия е както следва: KE = (1/2) mv ^ 2, където m е маса и v е скорост. Когато скачате върху батуд, тялото ви има кинетична енергия, която се променя с течение на времето. Докато скачате нагоре и надолу, кинетичната енергия се увеличава и намалява с вашата скорост. Вашата кинетична енергия е най-голяма, точно преди да ударите барабана по пътя надолу и когато оставяте повърхността на трамплин нагоре. Вашата кинетична енергия е 0, когато достигнете височината на скока си и започнете да спускате и когато сте на батут, за да се движите нагоре.
Потенциална енергия
Потенциалните енергийни промени заедно с кинетичната енергия. По всяко време общата ви енергия е равна на потенциалната ви енергия плюс кинетичната енергия. Потенциалната енергия е функция на височината и уравнението е следното: PE = mgh където m е маса, g е гравитационната константа и h е височина. Колкото по-високо сте, толкова повече потенциална енергия имате. Когато напуснете барабана и започнете да пътувате нагоре, кинетичната енергия намалява колкото по-високо се движите. С други думи, забавяте се. Докато забавяте и увеличавате височината си, кинетичната енергия се прехвърля в потенциална енергия. По същия начин, докато падате, височината ви намалява, което намалява потенциалната ви енергия. Това намаляване на енергията съществува, защото енергията ви се променя от потенциалната енергия в кинетична енергия. Трансферът на енергия е класически пример за опазване на енергията, според който общата енергия е постоянна във времето.
Законът на Хоук
Законът на Хоук се занимава с извори и равновесие. Батутът е основно еластичен диск, който е свързан с няколко извора. Докато качвате на барабана, пружините и повърхността на трамплин се простират в резултат на силата на тялото ви да се приземи. Законът на Хоук гласи, че пружините ще работят за връщане към равновесие. С други думи, пружините ще се изтеглят обратно срещу тежестта на вашето тяло, докато кацнете. Размерът на тази сила е равен на това, което упражнявате на батут, когато кацнете. Законът на Hooke е посочен в следното уравнение: F = -kx където F е сила, k е константата на пружината и x е изместването на пружината. Законът на Хоу е просто друга форма на потенциална енергия. Точно както трамплинът ви кара да ви задвижва, кинетичната енергия е 0, но потенциалната ви енергия е максимизирана, въпреки че сте на минимална височина. Това е така, защото потенциалната ви енергия е свързана с пролетната константа и Закона на Хук.
Законите на движението на Нютон
Скачането на батут е отличен начин да илюстрираме трите закона за движение на Нютон. Първият закон, който гласи, че даден обект ще продължи своето движение, освен ако не е действал от външна сила, се илюстрира от факта, че не скочи в небето, когато скачате и че не летите през дъното на на трамплин, когато слезете. Тежестта и изворите на барабана ви подскачат. Вторият закон на Нютон илюстрира как скоростта ви се променя с основното уравнение на F = ma или силата е равна на масата, умножена чрез ускорение. Това просто уравнение се използва за намиране на уравненията за кинетичната енергия, където ускорението е просто гравитация. Третият закон на Нютон гласи, че за всяко действие има еднаква противоположна реакция. Това е илюстрирано от закона на Хук. Когато пружините са опънати, те показват еднаква и противоположна сила, като се притискат обратно в равновесие и ви задвижват във въздуха.
