פרויקט מדע: השפעת המיסה על המרחק שנוסע בכדור

הקשר בין המסה למרחק שהכדור עובר כששוחרר מהרמפה מגלה עובדה מרכזית לגבי כוח הכבידה ואופן פעולתו. הפרויקט הוא דרך מצוינת להמחיש את הקשר בין כוח משיכה ומסה וניתן להקים אותו בכיתה או בבית. גלגול כדורים של מסות שונות במורד רמפה מוגבהת חושף את השפעת המסה על המרחק שעבר. פרויקט פשוט זה מספק גם מבוא שימושי לעיצוב ניסויים מדעיים, כך שהמשתנה שאתה שוקל הוא היחיד שמשפיע על התוצאות. אם אתם מחפשים פרויקט מדעי מאיר אך פשוט, לחקור את השפעת המסה על המרחק שהכדור עובר היא בחירה נהדרת.

• צינור נייר עטיפה או פיסת עץ שטוחה לשימוש כרמפה.
• שלושה כדורים או יותר בעלי מסות שונות. (באופן אידיאלי באותו גודל וחומר אך משקלים שונים. כל קוטר שמתאים לרמפה שלך מתאים.)
• ארבעה או חמישה ספרי לימוד או משהו אחר כדי להעלות את הרמפה שלך.
• מספריים
• מאזני מטבח או משהו אחר כדי למדוד את מסת הכדורים שלכם.
• סרט מדידה או סרגל מטר
• מחברת ועט
• (אופציונלי) כוס נייר או קופסת קרטון קטנה

הגדר את הניסוי על ידי הרמת צד אחד של הרמפה שלך. חותכים את צינור נייר העטיפה לשניים לאורך באמצעות המספריים שלכם כדי ליצור מסלול ארוך בצורת U לכדורים שלכם. ערמו את ספרי הלימוד שלכם (או שימו את האובייקט האחר שלכם) במקום שבחרתם לתחילת הרמפה. וודאו שיש לכם הרבה מקום מול הרמפה כדי לאפשר לכדורים להתגלגל ולעצור.

אם אין לך הרבה מקום, אתה יכול להניח כוס או קופסת קרטון קטנה בבסיס הרמפה, כאשר הפתח פונה לרמפה, כך שהוא תופס את הכדור אחרי שהוא מתגלגל למטה. הכוס או הקופסה מקטינים משמעותית את מרחק הנסיעה, אך הכדור עדיין יזיז אותו. לחלופין, צמצם את גובה הרמפה שלך כדי להפחית את מרחק הנסיעה.

לבסוף, עליך למדוד את המרחק שהכדור עובר. הדרך הקלה ביותר לעשות זאת היא באמצעות סרט מדידה. אתה יכול פשוט לחכות שהכדור (או הכוס / הקופסה) יעצור ואז למדוד את המרחק מתחתית הרמפה למקום המנוחה הסופי שלה. לחלופין, אתה יכול להשתמש בסרגל מטר כדי לסמן סדרה של תוספות של מטר אחד מהבסיס של הרמפה, ואז בצע מדידה מדויקת יותר מאוחר יותר באמצעות הסרגל והקיים שלך סימונים.

מדוד את מסת הכדורים שלך כדי לעזור לך לפרש את התוצאות שלך. זה חיוני שיהיה לך סט כדורים (שלושה או יותר) שיש להם מסות שונות. אם אינך יכול לעשות זאת במדויק, הדבר החשוב ביותר הוא שתוכל לדרג אותם מהקלים ל הכבד ביותר, אבל אם יש לך סט של מאזני מטבח, למדוד את המסה המדויקת שלהם ולרשום אוֹתָם.

גלגלו כל כדור במורד הרמפה מספר פעמים והקליטו כמה הוא נוסע מבסיס הרמפה. ביצוע שלוש מדידות או יותר של כל אחת מהן תספק תוצאה אמינה יותר. קח את המדידות שלך בצורה מדויקת ככל האפשר, אך חזרה על כל בדיקה מספר פעמים תסייע למזער את ההשפעה של טעויות כלשהן. עבור כל כדור, הוסיפו את המידות האישיות וחלקו למספר המידות בכדי למצוא את הממוצע. עברו את התהליך הזה לכל אחד מהכדורים שלכם ורשמו את הכללים במחברת.

התוצאות צריכות להראות שהכדור הכבד ביותר עובר הכי רחוק לפני שעוצר. הסיבה לכך היא שכוח הכובד תלוי במסת האובייקט שהוא מושך. כוח המשיכה מושך את הכדורים במורד הרמפה, וכוח הכובד גדול יותר על עצמים בעלי מסה גדולה יותר. הכוח הנוסף בכדור הגדול יותר אומר שיש לו יותר אנרגיה כאשר הוא מגיע לתחתית הרמפה וכתוצאה מכך נוסע יותר לפני שעוצר.

כוח החיכוך (בין הכדור לקרקע) מאט בסופו של דבר את הכדור עד עצירה. חיכוך תלוי גם במסת האובייקט, אך הקשר בין מסה לתאוצה שמוצג על ידי החוק השני של ניוטון פירושו גם שלוקח יותר כוח להאט אובייקט גדול יותר. הקפד להשתמש בכדורים זהים (בכל דרך אפשרית) ושחרר אותם מאותו גובה. כמו כן, וודאו שהם מגלגלים על אותו חומר לאורך כל מסעם, והאפקטים הללו אמורים להתבטל. חפץ כבד פי שניים צריך להתגלגל בערך פי שניים לפני שעוצר.

זו הסיבה שתכנון ניסיוני טוב חשוב מכיוון שכל הבדל אחר בין הבדיקות יכול להשפיע על התוצאות שלך. באופן אידיאלי, ההבדל היחיד בין המבחנים שלך צריך להיות מסת הכדור.