Връзката между масата и разстоянието, което едно топче изминава, когато се освободи от рампа, разкрива ключов факт за гравитацията и как тя работи. Проектът е чудесен начин да се илюстрира връзката между гравитационната сила и масата и може да бъде създаден в класната стая или у дома. Подвижните топки с различни маси по издигнатата рампа разкриват ефекта на масата върху изминатото разстояние. Този прост проект също така предоставя полезно въведение в проектирането на научни експерименти, така че променливата, която разглеждате, е единствената, която влияе върху резултатите. Ако търсите светъл, но ясен научен проект, разследването на ефекта на масата върху разстоянието, което изминава топката е фантастичен избор.
Неща, от които ще се нуждаете
- Тръба за опаковъчна хартия или плоско парче дърво, което да се използва като рампа.
- Три или повече топки с различни маси. (В идеалния случай еднакъв размер и материал, но различно тегло. Подходящ е всеки диаметър, който се побира във вашата рампа.)
- Четири или пет учебника или нещо друго, за да издигнете рампата си.
- Ножици
- Кухненски везни или нещо друго за измерване на масата на вашите топки.
- Измервателна лента или метрова линийка
- Бележник и химикал
- (По избор) Хартиена чаша или малка картонена кутия
Стъпка 1: Настройте експеримента
Настройте експеримента, като повдигнете едната страна на вашата рампа. Разрежете вашата тръба за опаковъчна хартия наполовина по дължина, като използвате ножиците си, за да създадете дълга U-образна писта за вашите топки. Подредете учебниците си (или поставете другия си предмет) на мястото, което сте избрали за началото на вашата рампа. Уверете се, че имате достатъчно място пред рампата, за да позволите на топките да се търкалят и да спрат.
Ако нямате много място, можете да поставите чаша или малка картонена кутия в основата на рампата, с отвора, обърнат към рампата, така че да хване топката, след като се търкаля надолу. Чашата или кутията значително намаляват изминатото разстояние, но топката все пак ще я премести. Като алтернатива, намалете котата на вашата рампа, за да намалите разстоянието на пътуване.
Накрая трябва да измерите разстоянието, което изминава топката. Най-лесният начин да направите това е с измервателна лента. Можете просто да изчакате топката (или чашата / кутията) да спре и след това да измерите разстоянието от дъното на рампата до последното място за почивка. Като алтернатива можете да използвате метър-линийка, за да маркирате поредица от стъпки от 1 метър от основата на рампата и след това направете по-прецизно измерване по-късно, като използвате линийката и съществуващите маркировки.
Стъпка 2: Измерете масата на вашите топки
Измерете масата на топките си, за да ви помогне да интерпретирате резултатите си. От решаващо значение е да имате набор от топки (три или повече), които имат различни маси. Ако не можете да направите това точно, най-важното е, че можете да ги класирате от най-леките до най-тежката, но ако имате комплект кухненски везни, измерете точните им маси и си направете бележка тях.
Стъпка 3: Запишете вашите измервания
Хвърлете всяка топка надолу по рампата няколко пъти и запишете колко далеч изминава от основата на рампата. Извършването на три или повече измервания на всяко ще осигури по-надежден резултат. Правете измерванията си възможно най-точно, но повтарянето на всеки тест няколко пъти ще помогне да се сведе до минимум въздействието на грешки. За всяка топка добавете отделните измервания заедно и разделете на броя на измерванията, за да намерите средната стойност. Преминете през този процес за всяка от вашите топки и запишете правилата в тетрадка.
Стъпка 4: Тълкуване на вашите резултати
Резултатите трябва да покажат, че най-тежката топка пътува най-далеч, преди да спре. Това е така, защото силата на гравитацията зависи от масата на обекта, който дърпа. Гравитацията дърпа топките надолу по рампата, а силата на гравитацията е по-голяма при обекти с по-голяма маса. Допълнителната сила върху по-голямата топка означава, че тя има повече енергия, когато стигне до дъното на рампата и следователно пътува повече, преди да спре.
Силата на триене (между топката и земята) в крайна сметка забавя топката до спиране. Триенето зависи и от масата на обекта, но връзката между масата и ускорението, показана от втория закон на Нютон, също означава, че е необходима повече сила, за да се забави по-голям обект. Уверете се, че използвате еднакви топки (по всякакъв начин) и ги освободете от една и съща височина. Също така, уверете се, че те се търкалят върху един и същ материал през цялото си пътуване и тези ефекти трябва да се отменят. Предмет, който е два пъти по-тежък, трябва да се търкаля два пъти по-далеч, преди да спре.
Ето защо добрият експериментален дизайн е важен, защото всякакви други разлики между тестовете могат да повлияят на вашите резултати. В идеалния случай единствената разлика между вашите тестове трябва да бъде масата на топката.