Veza između mase i udaljenosti koju lopta prijeđe kad se pusti s rampe otkriva ključnu činjenicu o gravitaciji i načinu na koji ona djeluje. Projekt je izvrstan način za ilustraciju veze između gravitacijske sile i mase, a može se postaviti u učionici ili kod kuće. Kotrljanje kuglica različitih masa niz povišenu rampu otkriva učinak mase na prijeđenu udaljenost. Ovaj jednostavni projekt također nudi koristan uvod u dizajniranje znanstvenih eksperimenata, tako da varijabla koju razmatrate jedina utječe na rezultate. Ako tražite osvijetljujući, a ipak izravni znanstveni projekt, istraživanje učinka mase na udaljenost koju kuglica prijeđe fantastičan je izbor.
Stvari koje će vam trebati
- Cijev za zamotavanje ili ravni komad drveta koji će se koristiti kao rampa.
- Tri ili više kuglica različitih masa. (Idealno iste veličine i materijala, ali različite težine. Prikladan je bilo koji promjer koji stane na vašu rampu.)
- Četiri ili pet udžbenika ili nešto drugo da vam podignu rampu.
- Škare
- Kuhinjske vage ili nešto drugo za mjerenje mase vaših lopti.
- Mjerna traka ili mjerno ravnalo
- Bilježnica i olovka
- (Neobvezno) Papirnata čaša ili mala kartonska kutija
Korak 1: Postavite eksperiment
Postavite eksperiment podižući jednu stranu rampe. Škarama prerežite cijev za papir za zamotavanje na pola uz pomoć škara kako biste stvorili dugačku stazu u obliku slova U za svoje loptice. Složite svoje udžbenike (ili stavite drugi predmet) na mjesto koje ste odabrali za početak rampe. Provjerite imate li dovoljno prostora ispred rampe kako bi se kuglice motale i zaustavile.
Ako nemate puno prostora, možete postaviti šalicu ili malu kartonsku kutiju na dno rampe, s otvorom okrenutim prema rampi, tako da uhvati loptu nakon što se kotrlja prema dolje. Šalica ili kutija znatno smanjuje prijeđeni put, ali lopta će je i dalje pomicati. Alternativno, smanjite kotu rampe kako biste smanjili putnu udaljenost.
Na kraju, trebate izmjeriti udaljenost koju kuglica prijeđe. To ćete najlakše učiniti pomoću mjerne trake. Jednostavno možete pričekati da se lopta (ili šalica / kutija) zaustavi, a zatim izmjeriti udaljenost od dna rampe do posljednjeg odmorišta. Alternativno možete pomoću ravnala za metar označiti niz koraka od 1 metra od baze rampe, a zatim izvršite preciznije mjerenje kasnije koristeći ravnalo i postojeće oznake.
Korak 2: Izmjerite masu svojih kuglica
Izmjerite masu lopti kako biste lakše interpretirali svoje rezultate. Ključno je da imate set lopti (tri ili više) koje imaju različite mase. Ako to ne možete učiniti precizno, najvažnije je da ih možete rangirati od najlakših do najnižih najteže, ali ako imate set kuhinjskih vaga, izmjerite njihove precizne mase i zabilježite ih.
Korak 3: Snimite svoja mjerenja
Svaku loptu spustite niz rampu više puta i zabilježite koliko putuje od dna rampe. Uzimanje tri ili više mjerenja svakog od njih pružit će pouzdaniji rezultat. Izmjerite svoja mjerenja što je točnije moguće, ali ponavljanje svakog ispitivanja pomoći će umanjiti utjecaj bilo kakvih pogrešaka. Za svaku kuglicu dodajte pojedinačna mjerenja i podijelite s brojem mjerenja kako biste pronašli prosjek. Prođite kroz ovaj postupak za svaku svoju kuglicu i zabilježite pravila u bilježnicu.
Korak 4: Tumačenje vaših rezultata
Rezultati bi trebali pokazati da najteža lopta putuje najudaljenije prije zaustavljanja. To je zato što sila gravitacije ovisi o masi predmeta koji vuče. Gravitacija vuče kuglice niz rampu, a sila gravitacije veća je na objektima veće mase. Dodatna sila na veću loptu znači da ona ima više energije kad dođe na dno rampe i posljedično putuje više prije zaustavljanja.
Sila trenja (između lopte i tla) na kraju usporava loptu da se zaustavi. Trenje ovisi i o masi predmeta, ali veza između mase i ubrzanja koju pokazuje Newtonov drugi zakon također znači da je potrebna veća sila da bi se usporio veći objekt. Obavezno koristite identične kuglice (na svaki mogući način) i ispustite ih s iste visine. Također, pobrinite se da se tijekom putovanja kreću po istom materijalu, a ti bi se efekti trebali poništiti. Dvostruko teži predmet trebao bi se otkotrljati otprilike dvostruko više prije zaustavljanja.
Zbog toga je važan dobar eksperimentalni dizajn jer bi sve druge razlike između testova mogle utjecati na vaše rezultate. U idealnom slučaju, jedina razlika između vaših testova trebala bi biti masa lopte.