質量とランプから解放されたときにボールが移動する距離との関係は、重力とそれがどのように機能するかについての重要な事実を明らかにします。 このプロジェクトは、重力と質量の関係を説明するための優れた方法であり、教室や自宅で設定できます。 異なる質量のボールを高い傾斜路に沿って転がすと、移動距離に対する質量の影響が明らかになります。 この単純なプロジェクトは、科学実験の設計に役立つ入門書も提供するため、検討している変数だけが結果に影響を与えます。 明るくて簡単な科学プロジェクトを探しているなら、ボールが移動する距離に対する質量の影響を調査することは素晴らしい選択です。
必要なもの
- 傾斜路として使用するための包装紙管または平らな木片。
- 質量の異なる3つ以上のボール。 （理想的には同じサイズと素材ですが、重量が異なります。 ランプに収まる任意の直径が適しています。）
- あなたのランプを上げるために4つか5つの教科書か何か他のもの。
- はさみ
- あなたのボールの質量を測定するためのキッチンスケールまたは何か他のもの。
- 巻尺またはメーター定規
- ノートとペン
- （オプション）紙コップまたは小さな段ボール箱
ステップ1：実験を設定する
ランプの片側を持ち上げて実験を設定します。 はさみを使ってラッピングペーパーチューブを縦半分に切り、ボール用の長いU字型のトラックを作成します。 ランプの開始時に選択した場所に教科書を積み重ねます（または他のオブジェクトを置きます）。 ボールが転がって止まるように、ランプの前に十分なスペースがあることを確認してください。
スペースが足りない場合は、スロープの底にカップまたは小さな段ボール箱を置き、開口部をスロープに向けて、ボールが転がり落ちた後にボールをキャッチできるようにします。 カップまたはボックスは移動距離を大幅に短縮しますが、ボールはそれを移動します。 または、ランプの高さを下げて移動距離を短くします。
最後に、ボールが移動する距離を測定する必要があります。 これを行う最も簡単な方法は、巻尺を使用することです。 ボール（またはカップ/ボックス）が停止するのを待ってから、ランプの底から最後の休憩場所までの距離を測定するだけです。 または、メーター定規を使用して、ベースから1メートルの一連の増分をマークアウトすることもできます。 ランプの、そして定規とあなたの既存のものを使用して後でより正確な測定を行います マーキング。
ステップ2：ボールの質量を測定する
あなたがあなたの結果を解釈するのを助けるためにあなたのボールの質量を測定してください。 質量の異なるボールのセット（3つ以上）を用意することが重要です。 これを正確に行うことができない場合、最も重要なことは、それらを最も軽いものから最も軽いものまでランク付けできることです。 最も重いですが、キッチンスケールのセットがある場合は、それらの正確な質量を測定し、メモしてください それら。
ステップ3：測定値を記録する
各ボールをランプに沿って複数回転がし、ランプの基部からどれだけ移動したかを記録します。 それぞれを3回以上測定すると、より信頼性の高い結果が得られます。 できるだけ正確に測定を行ってください。ただし、各テストを複数回繰り返すと、間違いの影響を最小限に抑えることができます。 ボールごとに、個々の測定値を合計し、測定値の数で割って平均を求めます。 ボールごとにこのプロセスを実行し、ノートにルールを記録します。
ステップ4：結果を解釈する
結果は、最も重いボールが停止する前に最も遠くまで移動することを示しているはずです。 これは、重力が引っ張るオブジェクトの質量に依存するためです。 重力はボールを傾斜路に引き下げ、重力はより大きな質量の物体でより大きくなります。 大きなボールに余分な力がかかるということは、ボールがランプの底に到達したときにエネルギーが増え、その結果、停止する前により多く移動することを意味します。
（ボールと地面の間の）摩擦力は、最終的にボールを減速させて停止させます。 摩擦は物体の質量にも依存しますが、ニュートンの第2法則によって示される質量と加速度の関係は、大きな物体の速度を落とすのにより多くの力が必要であることも意味します。 必ず同じボールを使用し（可能な限り）、同じ高さからボールを放してください。 また、旅の間ずっと同じ素材で転がることを確認してください。そうすれば、これらの効果は相殺されるはずです。 2倍の重さのオブジェクトは、停止する前に約2倍の距離まで転がる必要があります。
これが、テスト間のその他の違いが結果に影響を与える可能性があるため、優れた実験計画が重要である理由です。 理想的には、テスト間の唯一の違いはボールの質量である必要があります。