A tömeg és a labda által megtett távolság közötti kapcsolat a rámpáról elengedve kulcsfontosságú tényt tár fel a gravitációról és működéséről. A projekt nagyszerű módja annak, hogy szemléltesse a gravitációs erő és a tömeg közötti kapcsolatot, és fel lehet állítani egy osztályteremben vagy otthon. Különböző tömegű golyók gurítása egy emelkedőn rámutatva megmutatja a tömeg hatását a megtett távolságra. Ez az egyszerű projekt hasznos bevezetést nyújt a tudományos kísérletek tervezéséhez is, így az Ön által figyelembe vett változó az egyetlen, amely befolyásolja az eredményeket. Ha megvilágító, mégis egyértelmű tudományos projektet keres, fantasztikus választás a tömeg hatásának vizsgálata a labda által megtett távolságra.
Amire szükséged lesz
- Rámpásként használható csomagolópapír cső vagy lapos fadarab.
- Három vagy több különböző tömegű golyó. (Ideális esetben azonos méretű és anyagú, de különböző súlyú. Bármely átmérő, amely megfelel a rámpájának, megfelelő.)
- Négy vagy öt tankönyv vagy valami más, ami megnöveli a rámpát.
- Olló
- Konyhai mérleg vagy valami más a golyók tömegének mérésére.
- Mérőszalag vagy méteres vonalzó
- Jegyzetfüzet és toll
- (Opcionális) Papírpohár vagy kis kartondoboz
1. lépés: Állítsa be a kísérletet
Állítsa be a kísérletet a rámpa egyik oldalának megemelésével. Vágja az olló segítségével a csomagolópapír csövet hosszában ketté, hogy egy hosszú U alakú sávot hozzon létre a labdáihoz. Rakja a tankönyveit (vagy tegye a másik tárgyát) a rámpa kezdetének kiválasztott helyre. Győződjön meg arról, hogy van-e sok hely a rámpa előtt, hogy a golyók elgurulhassanak és megálljanak.
Ha nincs sok hely, elhelyezhet egy csészét vagy kis kartondobozt a rámpa tövében úgy, hogy a nyílás a rámpára néz, így elkapja a labdát, miután legördül. A csésze vagy doboz lényegesen csökkenti a megtett távolságot, de a labda továbbra is elmozdítja azt. Alternatív megoldásként csökkentse a rámpa magasságát az utazási távolság csökkentése érdekében.
Végül meg kell mérni a labda által megtett távolságot. Ennek legegyszerűbb módja a mérőszalag. Egyszerűen várja meg, amíg a labda (vagy csésze / doboz) megáll, majd megmérheti a rámpa aljától a végső pihenőig terjedő távolságot. Alternatív megoldásként egy méteres vonalzót is használhat, hogy kijelölje az alaptól 1 méteres lépések sorozatát a rámpa értékét, majd később végezzen pontosabb mérést a vonalzó és a meglévő segítségével jelölések.
2. lépés: Mérje meg a gömbök tömegét
Mérje meg a gömbök tömegét, hogy segítsen az eredmények értelmezésében. Döntő fontosságú, hogy rendelkezzen olyan golyókészlettel (három vagy több), amelyek különböző tömegűek. Ha ezt nem tudja pontosan megtenni, akkor a legfontosabb az, hogy a legkönnyebbtől a többihez sorolhatja őket legnehezebb, de ha van konyhai mérlegkészlete, akkor mérje meg azok pontos tömegét és jegyezze fel őket.
3. lépés: Jegyezze fel a méréseit
Minden labdát többször gördítsen lefelé a rámpán, és rögzítse, milyen messzire halad a rámpa aljától. Mindegyik három vagy több mérésével megbízhatóbb eredményt kap. A lehető legpontosabban végezze el a méréseit, de az egyes tesztek többszöri megismétlése segít minimalizálni a hibák hatását. Minden egyes gömbhöz adjuk össze az egyes méréseket, és osszuk el a mérések számával, hogy megtaláljuk az átlagot. Végezze el ezt a folyamatot minden golyójánál, és jegyezze fel a szabályokat egy jegyzetfüzetbe.
4. lépés: Az eredmények értelmezése
Az eredmények azt mutatják, hogy a legnehezebb labda a legtávolabb halad, mielőtt megáll. A gravitációs erő ugyanis attól függ, hogy mekkora tárgyat húz. A gravitáció lehúzza a golyókat a rámpán, és nagyobb tömegű tárgyakon nagyobb a gravitációs erő. A nagyobb gömböt érő extra erő azt jelenti, hogy több energiája van, amikor a rámpa aljára ér, és ennek következtében többet halad megállás előtt.
A súrlódási erő (a labda és a talaj között) végül lassítja a labdát. A súrlódás a tárgy tömegétől is függ, de a tömeg és a gyorsulás közötti kapcsolat, amelyet Newton második törvénye mutat, azt is jelenti, hogy nagyobb erő kell a nagyobb tárgy lelassításához. Ügyeljen arra, hogy azonos golyókat használjon (minden módon), és engedje el őket ugyanarról a magasságról. Győződjön meg arról is, hogy ugyanazon az anyagon gurulnak-e útja során, és ezeknek a hatásoknak meg kell szűnniük. Egy kétszer olyan nehéz tárgynak nagyjából kétszer olyan messzire kell gurulnia, mielőtt megállna.
Ezért fontos a jó kísérleti tervezés, mert a tesztek közötti bármilyen más különbség befolyásolhatja az eredményeket. Ideális esetben az egyetlen különbség a tesztek között a labda tömege lehet.