Der Zusammenhang zwischen Masse und der Distanz, die ein Ball zurücklegt, wenn er von einer Rampe losgelassen wird, zeigt eine wichtige Tatsache über die Schwerkraft und ihre Funktionsweise. Das Projekt ist eine großartige Möglichkeit, den Zusammenhang zwischen Gravitationskraft und Masse zu veranschaulichen und kann in einem Klassenzimmer oder zu Hause aufgebaut werden. Das Rollen von Kugeln unterschiedlicher Masse über eine erhöhte Rampe zeigt den Einfluss der Masse auf die zurückgelegte Strecke. Dieses einfache Projekt bietet auch eine nützliche Einführung in die Gestaltung wissenschaftlicher Experimente, sodass die von Ihnen in Betracht gezogene Variable die einzige ist, die sich auf die Ergebnisse auswirkt. Wenn Sie auf der Suche nach einem aufschlussreichen, aber unkomplizierten Wissenschaftsprojekt sind, ist die Untersuchung des Einflusses der Masse auf die Distanz, die ein Ball zurücklegt, eine fantastische Wahl.
Dinge, die du brauchen wirst
- Eine Geschenkpapierrolle oder ein flaches Stück Holz als Rampe.
- Drei oder mehr Kugeln unterschiedlicher Masse. (Idealerweise gleiche Größe und gleiches Material, aber unterschiedliche Gewichte. Jeder Durchmesser, der in Ihre Rampe passt, ist geeignet.)
- Vier oder fünf Lehrbücher oder etwas anderes, um Ihre Rampe zu erhöhen.
- Schere
- Küchenwaage oder etwas anderes, um die Masse deiner Kugeln zu messen.
- Maßband oder ein Meterlineal
- Notizbuch und Stift
- (Optional) Ein Pappbecher oder ein kleiner Karton
Schritt 1: Einrichten des Experiments
Richten Sie das Experiment ein, indem Sie eine Seite Ihrer Rampe anheben. Schneiden Sie Ihre Geschenkpapierrolle der Länge nach mit einer Schere in zwei Hälften, um eine lange U-förmige Bahn für Ihre Kugeln zu erstellen. Stapeln Sie Ihre Lehrbücher (oder legen Sie Ihr anderes Objekt) an die Stelle, die Sie für den Start Ihrer Rampe ausgewählt haben. Stellen Sie sicher, dass Sie vor der Rampe genügend Platz haben, damit die Kugeln rollen und zum Stillstand kommen können.
Wenn Sie nicht viel Platz haben, können Sie eine Tasse oder einen kleinen Karton am Boden der Rampe platzieren, wobei die Öffnung zur Rampe zeigt, damit sie den Ball nach dem Herunterrollen auffängt. Der Becher oder die Kiste verringert die zurückgelegte Strecke erheblich, aber der Ball bewegt sie trotzdem. Alternativ können Sie die Höhe Ihrer Rampe verringern, um die Fahrstrecke zu verringern.
Schließlich müssen Sie die Entfernung messen, die der Ball zurücklegt. Am einfachsten geht das mit einem Maßband. Sie können einfach warten, bis der Ball (oder der Becher/die Kiste) zum Stillstand gekommen ist, und dann den Abstand vom Boden der Rampe bis zu seinem endgültigen Ruheplatz messen. Alternativ können Sie ein Meterlineal verwenden, um eine Reihe von 1-Meter-Schritten von der Basis zu markieren der Rampe und nehmen Sie später eine genauere Messung mit dem Lineal und Ihrem vorhandenen. vor Markierungen.
Schritt 2: Messen Sie die Masse Ihrer Bälle
Messen Sie die Masse Ihrer Bälle, um Ihre Ergebnisse zu interpretieren. Es ist wichtig, dass Sie einen Satz Bälle (drei oder mehr) mit unterschiedlichen Massen haben. Wenn Sie dies nicht genau tun können, ist das Wichtigste, dass Sie sie vom leichtesten bis zum am schwersten, aber wenn Sie eine Küchenwaage haben, messen Sie deren genaue Masse und notieren Sie sich Sie.
Schritt 3: Notieren Sie Ihre Messungen
Rollen Sie jeden Ball mehrmals die Rampe hinunter und notieren Sie, wie weit er vom Boden der Rampe entfernt ist. Wenn Sie drei oder mehr Messungen vornehmen, erhalten Sie ein zuverlässigeres Ergebnis. Nehmen Sie Ihre Messungen so genau wie möglich vor, aber wenn Sie jeden Test mehrmals wiederholen, können Sie die Auswirkungen von Fehlern minimieren. Addieren Sie für jeden Ball die einzelnen Messungen und dividieren Sie sie durch die Anzahl der Messungen, um den Durchschnitt zu ermitteln. Gehen Sie diesen Vorgang für jeden Ihrer Bälle durch und notieren Sie die Regeln in einem Notizbuch.
Schritt 4: Interpretieren Ihrer Ergebnisse
Die Ergebnisse sollten zeigen, dass der schwerste Ball am weitesten fliegt, bevor er stoppt. Dies liegt daran, dass die Schwerkraft von der Masse des Objekts abhängt, das es zieht. Die Schwerkraft zieht die Kugeln die Rampe hinunter, und die Schwerkraft ist bei Objekten mit größerer Masse größer. Die zusätzliche Kraft auf den größeren Ball bedeutet, dass er mehr Energie hat, wenn er das Ende der Rampe erreicht und folglich mehr bewegt, bevor er stoppt.
Die Reibungskraft (zwischen dem Ball und dem Boden) verlangsamt den Ball schließlich bis zum Stillstand. Die Reibung hängt auch von der Masse des Objekts ab, aber der Zusammenhang zwischen Masse und Beschleunigung, der durch das zweite Newtonsche Gesetz gezeigt wird, bedeutet auch, dass es mehr Kraft braucht, um ein größeres Objekt zu verlangsamen. Stellen Sie sicher, dass Sie identische Bälle verwenden (auf jede erdenkliche Weise) und lösen Sie sie aus derselben Höhe aus. Stellen Sie außerdem sicher, dass sie während ihrer gesamten Reise auf demselben Material rollen, und diese Effekte sollten sich aufheben. Ein doppelt so schwerer Gegenstand sollte etwa doppelt so weit rollen, bevor er anhält.
Aus diesem Grund ist ein gutes experimentelles Design wichtig, da alle anderen Unterschiede zwischen den Tests Ihre Ergebnisse beeinflussen können. Im Idealfall sollte der einzige Unterschied zwischen Ihren Tests die Masse des Balls sein.