Kiirenduslabori tegevus füüsikateaduses

Kiirendus erineb kiirusest. Füüsikas on kiirenduse mõõtmiseks mõned huvitavad katsed. Kombineerides need praktilised võtted lihtsa võrrandiga, mis hõlmab objekti liikumise kiirust ja aega, mis kulub sellel objektil kindla vahemaa läbimiseks, saab arvutada kiirenduse.

Liikuva auto katse on sirgjooneline viis näidata, et kiirendus on kiiruse muutuse mõõdupuu objekti „fotogate” abil. Photogates kasutab ultraviolettkiirte üksikuid kiireid, et tuvastada liikuvat objekti selle kujul möödub. Nad saavad mõõta kiirust suure täpsusega. Mänguauto saab paigaldada lihtsa lameda kaldtee, näiteks papi või puidu pikkusele. Veenduge, et kaldtee ei oleks libe, vastasel juhul on tulemused viltu. Kaugust ülevalt alla mõõdetakse mõõdulindi abil. Auto veeretatakse kaldteelt neli korda, alustades erinevatest punktidest, ja ajastatakse stopperi abil. Punkti, kus see finišijoone läbib, saab fotogate salvestada. Tulemused joonistatakse graafikule, et näidata, kuidas erinevad kiirused vastavad kiirendusele. Püüdke mõõta ajaintervalle täpsusega 0,0001 sekundit ning auto vahemaid ja kiirusi 0,1 cm / s täpsusega, vahendab The Science Desk.

Klassiruumi õpilased saavad selles kaasahaaravas eksperimendis kasutada oma teaduslikke teadmisi ka väljaspool. Veenduge, et nad teaksid kõigepealt põhifüüsikast. Objekti kiiruse arvutamiseks kasutatud võrrand on kiirus võrdne vahemaa jagatud ajaga. Võrrand arvuta kiirendus on kiiruse (või kiiruse) muutus jagatud aja muutusega. Kui objekti kiirendus ei muutu erinevate ajaintervallide korral, nimetatakse seda „pidevaks” kiirenduseks, nagu kirjeldab Think Quest. Paaris töötades saavad õpilased üksteist ajastada kindla vahemaa järgi, et arvutada nende liikumiskiirus; siis saavad nad hakata kiirendust vaatama, alustades jalutuskäigust ja liikudes jooksma. Paluge neil kindlaks teha, milline inimene suudab kõige kiiremini kiirendada, registreerida tulemused ja võrrelda neid seejärel klassis tagasi.

See katse töötab nagu põhiline liikuva auto katse, kuid siia saate lisada, kuidas liikuvale objektile mõjuv jõud muudab objekti liikumist. Veebisaidi "Science Class" andmetel peate siduma 60-sentimeetrise nööri kirjaklambri külge ja teises otsas mänguautoga. Auto asetatakse töölauale, nöör ripub üle ääre, nii et kirjaklamber ripub õhus. Kolmekordse kiirte tasakaalu kasutatakse kaalude vahemiku massi mõõtmiseks. Kaalud võivad olla labori ametlikud kaalud või mitmesugused väikesed esemed, mille õpilased valivad oma ümbrusest. Kõigi valitud kaalude massid tuleb täpselt mõõta ja registreerida. Paluge õpilastel üles kirjutada ennustused selle kohta, kuidas auto liigub koos erinevate raskustega, siis las nad näevad, mis juhtub, kui riputad raskused kirjaklambri külge ja mõõdad auto. Suurem kaal annab suurema kiiruse ja suurema kiirenduse.

See muutuv massikatse näitab Newtoni teist liikumisseadust. See kirjeldab liikuva objekti käitumist, kui sellele mõjuvad jõud ei ole tasakaalus, mis on veel üks viis kiirenduse nähtuse vaatlemiseks. Objekti kiirenduse väärtus sõltub sellele mõjuvatest netojõududest. Kui objektile mõjuvad kaks võrdset jõudu mõlemalt poolt, jääb see paigale, kuna jõud tühistavad üksteise. Niisiis, selle kontseptsiooni demonstreerimiseks võib liikuva objektina kasutada veel ühte väikest autot ja sellele saab lisada hulga erinevaid raskusi. Kõik vankri mass ja raskused tuleb mõõta ja registreerida. Autole kinnitatakse kirjaklambriga vedruskaala. Auto vedamisel vedruskaala abil saadakse mõõtkavas jõud. Erinevate raskuste lisamisel ja auto ühtlasel kiirusel tõmbamisel on võimalik mõõta sama kauguse liikumiseks vajalikku suurenevat jõu hulka. Objekti kiirendus on võrdne sellele mõjuva netojõuga, jagatuna selle massiga.