Souvislost mezi hmotou a vzdáleností, kterou míč urazí při uvolnění z rampy, odhaluje klíčový fakt o gravitaci a o tom, jak to funguje. Projekt je skvělým způsobem, jak ilustrovat souvislost mezi gravitační silou a hmotou, a lze jej uspořádat ve třídě nebo doma. Válcování koulí různých hmot dolů po zvýšené rampě odhaluje účinek hmoty na ujetou vzdálenost. Tento jednoduchý projekt také poskytuje užitečný úvod do navrhování vědeckých experimentů, takže proměnná, kterou uvažujete, je jediná, která ovlivňuje výsledky. Pokud hledáte osvětlující, ale přímočarý vědecký projekt, je zkoumání vlivu hmoty na vzdálenost, kterou míč urazí, fantastickou volbou.
Věci, které budete potřebovat
- Balicí papírový tubus nebo plochý kus dřeva, který se použije jako rampa.
- Tři nebo více koulí různých hmot. (Ideálně stejná velikost a materiál, ale různé hmotnosti. Vhodný je jakýkoli průměr, který se hodí na vaši rampu.)
- Čtyři nebo pět učebnic nebo něco jiného, co zvedne vaši rampu.
- Nůžky
- Kuchyňské váhy nebo něco jiného na měření hmotnosti vašich koulí.
- Měřicí páska nebo metrové pravítko
- Notebook a pero
- (Volitelné) Papírový kelímek nebo malá lepenková krabička
Krok 1: Nastavení experimentu
Nastavte experiment zvednutím jedné strany rampy. Pomocí nůžek rozřízněte trubičku balicího papíru na polovinu a vytvořte tak pro své míčky dlouhou stopu ve tvaru písmene U. Uložte své učebnice (nebo vložte jiný předmět) na místo, které jste si vybrali pro začátek rampy. Ujistěte se, že máte před rampou dostatek prostoru, aby se kuličky mohly odvalit a zastavit.
Pokud nemáte dostatek místa, můžete na základnu rampy umístit šálek nebo malou lepenkovou krabici tak, aby otvor směřoval k rampě, takže míč se po odvalení zachytí. Šálek nebo krabička podstatně zmenšuje uraženou vzdálenost, ale míč ji i tak pohne. Alternativně můžete snížit nadmořskou výšku rampy a snížit tak cestovní vzdálenost.
Nakonec musíte změřit vzdálenost, kterou míč urazí. Nejjednodušší způsob, jak toho dosáhnout, je měřicí páska. Můžete jednoduše počkat, až se míč (nebo pohár / krabička) zastaví, a poté změřit vzdálenost od spodní části rampy po místo jejího posledního odpočinku. Alternativně můžete pomocí metrového pravítka vyznačit od základny řadu přírůstků po 1 metru rampy a poté proveďte přesnější měření později pomocí pravítka a vašeho stávajícího značení.
Krok 2: Změřte hmotnost svých koulí
Změřte hmotnost kuliček, abyste mohli interpretovat své výsledky. Je zásadní, abyste měli sadu koulí (tři nebo více), které mají různé hmotnosti. Pokud to nemůžete udělat přesně, nejdůležitější je, že je můžete řadit od nejlehčích po nejtěžší, ale pokud máte sadu kuchyňských váh, změřte jejich přesnou hmotnost a poznamenejte si jim.
Krok 3: Zaznamenejte svá měření
Sejměte každou kouli po rampě několikrát a zaznamenejte si, jak daleko se pohybuje od základny rampy. Provedení tří nebo více měření každého z nich poskytne spolehlivější výsledek. Měření provádějte co nejpřesněji, ale opakování každého testu vícekrát pomůže minimalizovat dopad chyb. Pro každou kouli sečtěte jednotlivá měření dohromady a vydělte je počtem měření, abyste našli průměr. Projděte si tento proces pro každou ze svých koulí a zaznamenejte pravidla do poznámkového bloku.
Krok 4: Interpretace vašich výsledků
Výsledky by měly ukázat, že nejtěžší míč se před zastavením pohybuje nejdále. Důvodem je, že gravitační síla závisí na hmotnosti objektu, který táhne. Gravitace táhne koule po rampě a gravitační síla je větší na objektech s větší hmotou. Extra síla na větší kouli znamená, že má více energie, když se dostane na dno rampy, a následně před zastavením více cestuje.
Síla tření (mezi míčem a zemí) nakonec míč zpomalí až na doraz. Tření závisí také na hmotnosti objektu, ale souvislost mezi hmotností a zrychlením, kterou ukazuje druhý Newtonův zákon, také znamená, že zpomalení většího objektu vyžaduje více síly. Ujistěte se, že používáte stejné koule (všemi možnými způsoby) a uvolněte je ze stejné výšky. Ujistěte se také, že se během cesty pohybují na stejném materiálu a tyto efekty by se měly zrušit. Před zastavením by měl předmět, který je dvakrát těžší, odvalit zhruba dvakrát tak daleko.
Proto je důležitý dobrý experimentální design, protože jakékoli jiné rozdíly mezi testy mohou ovlivnit vaše výsledky. V ideálním případě by jediným rozdílem mezi vašimi testy měla být hmotnost míče.
