Massan ja pallon rampilta vapautuneen matkan välinen yhteys paljastaa avainkysymyksen painovoimasta ja sen toiminnasta. Projekti on loistava tapa havainnollistaa painovoiman ja massan välistä yhteyttä, ja se voidaan sijoittaa luokkahuoneeseen tai kotiin. Eri massojen pallojen vierittäminen korotettua ramppia pitkin paljastaa massan vaikutuksen kuljettuun matkaan. Tämä yksinkertainen projekti tarjoaa myös hyödyllisen johdannon tieteellisten kokeiden suunnitteluun, joten harkitsemasi muuttuja on ainoa, joka vaikuttaa tuloksiin. Jos etsit valaisevaa mutta suoraviivaista tiedeprojektia, massan vaikutuksen tutkiminen pallon matkalla on loistava valinta.
Tarvittavat asiat
- Käärepaperiputki tai tasainen puupala ramppina.
- Kolme tai useampia palloja, joiden massa on erilainen. (Ihannetapauksessa sama koko ja materiaali, mutta eri painot. Mikä tahansa halkaisija, joka sopii rampillesi, on sopiva.)
- Neljä tai viisi oppikirjaa tai jotain muuta rampin nostamiseksi.
- Sakset
- Keittiövaa'at tai jotain muuta pallojesi massaa varten.
- Mittanauha tai mittaviiva
- Muistikirja ja kynä
- (Valinnainen) Paperikuppi tai pieni pahvilaatikko
Vaihe 1: Määritä kokeilu
Määritä kokeilu nostamalla rampin toista puolta. Leikkaa käärepaperiputki puoliksi pituussuunnassa saksilla ja luo palloille pitkä U-muotoinen raita. Pinoaa oppikirjat (tai aseta toinen esine) rampin alkuun valitsemallesi paikalle. Varmista, että sinulla on runsaasti tilaa rampin edessä, jotta pallot voivat liikkua ja pysähtyä.
Jos sinulla ei ole paljon tilaa, voit laittaa kupin tai pienen pahvilaatikon rampin pohjaan siten, että aukko on ramppia kohti, jotta se tarttuu palloon sen vierimisen jälkeen. Kuppi tai laatikko vähentää huomattavasti kuljettua matkaa, mutta pallo liikuttaa silti sitä. Vaihtoehtoisesti pienennä rampin korkeutta vähentääksesi matkaa.
Lopuksi sinun on mitattava pallon matka. Helpoin tapa tehdä tämä on mittanauha. Voit yksinkertaisesti odottaa, että pallo (tai kuppi / laatikko) pysähtyy, ja mitata sitten etäisyys rampin pohjasta lopulliseen lepopaikkaan. Vaihtoehtoisesti voit käyttää metrin viivainta merkitsemään sarjan 1 metrin lisäyksiä alustasta ja suorita sitten tarkempi mittaus myöhemmin viivaimella ja olemassa olevalla merkinnät.
Vaihe 2: Mittaa pallojesi massa
Mittaa pallojesi massa, jotta voit tulkita tuloksia. On erittäin tärkeää, että sinulla on joukko palloja (kolme tai enemmän), joilla on erilainen massa. Jos et pysty tekemään tätä tarkasti, tärkeintä on, että voit luokitella ne kevyimmistä tasoihin raskain, mutta jos sinulla on joukko keittiövaa'oita, mittaa niiden tarkka massa ja tee muistiinpano niitä.
Vaihe 3: Tallenna mittauksesi
Vieritä jokaista palloa ramppia alas useita kertoja ja kirjoita kuinka kauas se kulkee rampin pohjasta. Kolmen tai useamman mittauksen tekeminen jokaisesta antaa luotettavamman tuloksen. Ota mittauksesi mahdollisimman tarkasti, mutta jokaisen testin toistaminen useita kertoja auttaa minimoimaan virheiden vaikutukset. Lisää kunkin pallon yksittäiset mittaukset yhteen ja jaa mittausten lukumäärällä keskiarvon löytämiseksi. Käy läpi tämä prosessi jokaiselle pallollesi ja kirjoita säännöt muistikirjaan.
Vaihe 4: Tulosten tulkinta
Tulosten pitäisi osoittaa, että raskain pallo kulkee kauimpana ennen pysähtymistä. Tämä johtuu siitä, että painovoima riippuu vetämänsä kohteen massasta. Painovoima vetää pallot ramppia pitkin, ja painovoima on suurempi suurempien esineiden kohdalla. Isomman pallon ylimääräinen voima tarkoittaa, että sillä on enemmän energiaa, kun se saavuttaa rampin pohjaan ja liikkuu näin ollen enemmän ennen pysähtymistä.
Kitkavoima (pallon ja maan välillä) hidastaa lopulta palloa. Kitka riippuu myös kohteen massasta, mutta Newtonin toisen lain osoittama yhteys massan ja kiihtyvyyden välillä tarkoittaa myös sitä, että isomman kohteen hidastaminen vaatii enemmän voimaa. Varmista, että käytät identtisiä palloja (kaikin tavoin) ja vapauta ne samalta korkeudelta. Varmista myös, että ne liikkuvat samalla materiaalilla koko matkansa ajan, ja näiden vaikutusten pitäisi poistua. Kaksi kertaa painavamman esineen tulisi liikkua noin kaksi kertaa niin pitkälle ennen pysähtymistä.
Siksi hyvä kokeellinen suunnittelu on tärkeää, koska muut testien väliset erot voivat vaikuttaa tuloksiin. Ihannetapauksessa ainoa ero testiesi välillä on pallon massa.