El vínculo entre la masa y la distancia que recorre una bola cuando se libera de una rampa revela un hecho clave sobre la gravedad y cómo funciona. El proyecto es una excelente manera de ilustrar el vínculo entre la fuerza gravitacional y la masa y se puede configurar en un aula o en casa. Rodar bolas de diferentes masas por una rampa elevada revela el efecto de la masa en la distancia recorrida. Este sencillo proyecto también proporciona una introducción útil al diseño de experimentos científicos, por lo que la variable que está considerando es la única que afecta los resultados. Si está buscando un proyecto científico esclarecedor pero sencillo, investigar el efecto de la masa en la distancia que viaja una pelota es una opción fantástica.
Cosas que necesitará
- Un tubo de papel de envolver o una pieza plana de madera para usar como rampa.
- Tres o más bolas de diferentes masas. (Idealmente del mismo tamaño y material pero de diferente peso. Cualquier diámetro que quepa en su rampa es adecuado).
- Cuatro o cinco libros de texto o algo más para elevar su rampa.
- Tijeras
- Básculas de cocina o algo más para medir la masa de tus bolas.
- Cinta métrica o una regla métrica
- Cuaderno y bolígrafo
- (Opcional) Un vaso de papel o una caja de cartón pequeña.
Paso 1: configurar el experimento
Configure el experimento elevando un lado de su rampa. Corta el tubo de papel de regalo por la mitad a lo largo con las tijeras para crear una pista larga en forma de U para tus bolas. Apila tus libros de texto (o coloca tu otro objeto) en el lugar que elegiste para el inicio de tu rampa. Asegúrese de tener suficiente espacio frente a la rampa para permitir que las bolas rueden y se detengan.
Si no tiene mucho espacio, puede colocar una taza o una pequeña caja de cartón en la base de la rampa, con la abertura hacia la rampa, para que atrape la pelota después de que ruede hacia abajo. La taza o caja reduce sustancialmente la distancia recorrida, pero la bola aún la moverá. Alternativamente, reduzca la elevación de su rampa para reducir la distancia de viaje.
Por último, debes medir la distancia que recorre la pelota. La forma más sencilla de hacerlo es con cinta métrica. Simplemente puede esperar a que la bola (o taza / caja) se detenga y luego medir la distancia desde la parte inferior de la rampa hasta su lugar de descanso final. Alternativamente, puede usar una regla métrica para marcar una serie de incrementos de 1 metro desde la base de la rampa, y luego haga una medición más precisa utilizando la regla y su existente marcas.
Paso 2: mide la masa de tus bolas
Mide la masa de tus bolas para ayudarte a interpretar tus resultados. Es fundamental que tenga un conjunto de bolas (tres o más) que tengan masas diferentes. Si no puede hacer esto con precisión, lo más importante es que puede clasificarlos del más ligero al más pesado, pero si tiene un juego de balanzas de cocina, mida sus masas precisas y tome nota de ellos.
Paso 3: registre sus mediciones
Haga rodar cada pelota por la rampa varias veces y registre qué tan lejos viaja desde la base de la rampa. Tomar tres o más mediciones de cada uno proporcionará un resultado más confiable. Tome sus medidas con la mayor precisión posible, pero repetir cada prueba varias veces ayudará a minimizar el impacto de cualquier error. Para cada bola, sume las medidas individuales y divida por el número de medidas para encontrar el promedio. Siga este proceso para cada una de sus bolas y registre las reglas en un cuaderno.
Paso 4: Interpretación de sus resultados
Los resultados deberían mostrar que la pelota más pesada viaja más lejos antes de detenerse. Esto se debe a que la fuerza de la gravedad depende de la masa del objeto que está tirando. La gravedad empuja las bolas hacia abajo por la rampa y la fuerza de la gravedad es mayor en los objetos de mayor masa. La fuerza adicional en la bola más grande significa que tiene más energía cuando llega al final de la rampa y, en consecuencia, viaja más antes de detenerse.
La fuerza de fricción (entre la pelota y el suelo) eventualmente hace que la pelota se detenga. La fricción también depende de la masa del objeto, pero el vínculo entre la masa y la aceleración que muestra la segunda ley de Newton también significa que se necesita más fuerza para frenar un objeto más grande. Asegúrate de usar bolas idénticas (de todas las formas posibles) y suéltalas desde la misma altura. Además, asegúrese de que utilicen el mismo material a lo largo de su viaje, y estos efectos deberían anularse. Un objeto que es dos veces más pesado debería rodar aproximadamente el doble antes de detenerse.
Es por eso que un buen diseño experimental es importante porque cualquier otra diferencia entre las pruebas podría afectar sus resultados. Idealmente, la única diferencia entre sus pruebas debería ser la masa de la pelota.