Ryšys tarp masės ir atstumo, kurį rutulys nuvažiuoja išleidęs iš rampos, atskleidžia pagrindinį faktą apie sunkumą ir jo veikimą. Projektas yra puikus būdas parodyti gravitacinės jėgos ir masės ryšį ir gali būti įrengtas klasėje ar namuose. Skirtingos masės kamuoliukų ridenimas aukštyn nukreipta rampa atskleidžia masės poveikį nuvažiuotam atstumui. Šis paprastas projektas taip pat yra naudingas įvadas kuriant mokslinius eksperimentus, todėl jūsų svarstomas kintamasis daro įtaką tik rezultatams. Jei ieškote šviečiančio, bet nesudėtingo mokslo projekto, masės įtakos kamuolio nueitam atstumui tyrimas yra fantastiškas pasirinkimas.
Dalykai, kurių jums prireiks
- Vyniojamojo popieriaus vamzdis arba plokščias medžio gabalas, naudojamas kaip rampa.
- Trys ar daugiau skirtingų masių kamuoliukų. (Idealiu atveju tas pats dydis ir medžiaga, bet skirtingas svoris. Tinkamas bet koks skersmuo, kuris tinka jūsų pandusui.)
- Keturi ar penki vadovėliai ar dar kažkas, kad pakeltumėte rampą.
- Žirklės
- Virtuvinės svarstyklės ar dar kažkas jūsų kamuoliukų masei išmatuoti.
- Matavimo juosta arba metro liniuotė
- Užrašų knygelė ir rašiklis
- (Pasirenkama) Popierinis puodelis arba maža kartoninė dėžutė
1 veiksmas: nustatykite eksperimentą
Nustatykite eksperimentą pakeldami vieną rampos pusę. Naudodamiesi žirklėmis, perpjaukite vyniojamojo popieriaus vamzdelį išilgai per pusę, kad kamuoliukams sukurtumėte ilgą U formos takelį. Susikraukite vadovėlius (arba įdėkite kitą daiktą) į vietą, kurią pasirinkote rampos pradžiai. Įsitikinkite, kad priešais rampą turite daug vietos, kad kamuoliukai galėtų riedėti ir sustoti.
Jei neturite daug vietos, rampos pagrinde galite įdėti puodelį ar mažą kartoninę dėžę, angą nukreipdami į rampą, taigi jis rutulį sugauna nuriedėjęs. Taurė ar dėžutė žymiai sumažina nuvažiuotą atstumą, tačiau rutulys vis tiek ją pajudins. Arba sumažinkite rampos aukštį, kad sumažintumėte kelionės atstumą.
Galiausiai reikia išmatuoti rutulio nueitą atstumą. Lengviausias būdas tai padaryti yra matavimo juosta. Galite tiesiog palaukti, kol kamuolys (arba taurė / dėžutė) sustos, ir tada išmatuokite atstumą nuo rampos apačios iki jo galutinio poilsio vietos. Arba galite naudoti skaitiklio liniuotę, kad nuo pagrindo pažymėtumėte 1 metro prieaugio seriją rampos ir vėliau atlikite tikslesnį matavimą naudodami liniuotę ir savo esamą žymėjimas.
2 žingsnis: Išmatuokite savo kamuolių masę
Išmatuokite kamuoliukų masę, kad galėtumėte lengviau interpretuoti rezultatus. Labai svarbu, kad jūs turėtumėte rinkinį kamuolių (tris ar daugiau), kurių masė būtų skirtinga. Jei negalite to padaryti tiksliai, svarbiausia yra tai, kad galite juos suskirstyti nuo lengviausių iki sunkiausia, bet jei turite virtuvinių svarstyklių rinkinį, išmatuokite tikslią jų masę ir užsirašykite juos.
3 žingsnis: užregistruokite matavimus
Kiekvieną rutulį kelis kartus ridenkite žemyn ir užfiksuokite, kiek jis nueina nuo rampos pagrindo. Atlikus tris ar daugiau kiekvieno matavimo, rezultatas bus patikimesnis. Atlikite matavimus kiek įmanoma tiksliau, tačiau pakartojus kiekvieną bandymą kelis kartus, sumažės bet kokių klaidų poveikis. Kiekvienam rutuliui sudėkite atskirus matavimus ir padalykite iš matavimų skaičiaus, kad gautumėte vidurkį. Atlikite šį procesą kiekvienam savo kamuoliui ir įrašykite taisykles į sąsiuvinį.
4 žingsnis: interpretuokite savo rezultatus
Rezultatai turėtų parodyti, kad sunkiausias kamuolys toliausiai keliauja prieš sustodamas. Taip yra todėl, kad sunkio jėga priklauso nuo jo traukiamo objekto masės. Gravitacija traukia kamuolius rampa, o didesnės masės objektams gravitacijos jėga yra didesnė. Papildoma jėga didesniam rutuliui reiškia, kad jis turi daugiau energijos, kai jis patenka į rampos dugną ir todėl daugiau sustoja prieš sustodamas.
Trinties jėga (tarp rutulio ir žemės) galiausiai lėtina kamuolį. Trintis priklauso ir nuo objekto masės, tačiau masės ir pagreičio ryšys, kurį rodo antrasis Niutono dėsnis, taip pat reiškia, kad norint pristabdyti didesnį objektą reikia daugiau jėgos. Įsitikinkite, kad naudojate identiškus kamuoliukus (visais įmanomais būdais) ir atleiskite juos iš to paties aukščio. Be to, įsitikinkite, kad per visą kelionę jie rieda ant tos pačios medžiagos, ir šie efektai turėtų būti panaikinti. Dukart sunkesnis objektas prieš sustodamas turėtų riedėti maždaug dvigubai daugiau.
Štai kodėl geras eksperimentinis dizainas yra svarbus, nes bet kokie kiti testų skirtumai gali turėti įtakos jūsų rezultatams. Idealiu atveju vienintelis skirtumas tarp jūsų bandymų turėtų būti rutulio masė.