Koblingen mellom masse og avstanden en ball reiser når den slippes fra en rampe, avslører et viktig faktum om tyngdekraften og hvordan den fungerer. Prosjektet er en fin måte å illustrere sammenhengen mellom gravitasjonskraft og masse og kan settes opp i et klasserom eller hjemme. Rullende baller av forskjellige masser nedover en forhøyet rampe avslører effekten av masse på tilbakelagt avstand. Dette enkle prosjektet gir også en nyttig innføring i utformingen av vitenskapelige eksperimenter, så variabelen du vurderer er den eneste som påvirker resultatene. Hvis du leter etter et opplysende, men likevel enkelt vitenskapelig prosjekt, er det et fantastisk valg å undersøke effekten av masse på avstanden en ball reiser.
Ting du trenger
- Et innpakningspapirrør eller et flatt treverk som kan brukes som en rampe.
- Tre eller flere baller av forskjellige masser. (Ideelt sett samme størrelse og materiale, men forskjellige vekter. Enhver diameter som passer i rampen din er egnet.)
- Fire eller fem lærebøker eller noe annet for å heve rampen din.
- Saks
- Vekter på kjøkkenet eller noe annet for å måle massen av ballene dine.
- Målebånd eller målerlinjal
- Notatbok og penn
- (Valgfritt) En papirkopp eller en liten pappeske
Trinn 1: Sett opp eksperimentet
Sett opp eksperimentet ved å heve den ene siden av rampen din. Klipp innpakningspapirrøret i to på langs med saksene dine for å lage et langt U-formet spor til kulene dine. Stable lærebøkene dine (eller legg den andre gjenstanden din) på stedet du valgte for starten av rampen din. Sørg for at du har god plass foran rampen for å la kulene rulle og stoppe.
Hvis du ikke har mye plass, kan du plassere en kopp eller en liten pappeske på bunnen av rampen, med åpningen mot rampen, slik at den fanger ballen etter at den ruller ned. Koppen eller boksen reduserer den tilbakelagte avstanden vesentlig, men ballen vil fortsatt flytte den. Alternativt kan du redusere rampen din for å redusere reiseavstanden.
Til slutt må du måle avstanden ballen går. Den enkleste måten å gjøre dette på er med målebånd. Du kan bare vente til ballen (eller koppen / boksen) stopper og deretter måle avstanden fra bunnen av rampen til den endelige hvileplassen. Alternativt kan du bruke en linjal for å markere en serie trinn på 1 meter fra basen av rampen, og gjør deretter en mer presis måling senere ved hjelp av linjalen og din eksisterende markeringer.
Trinn 2: Mål massen av ballene dine
Mål massen på ballene dine for å hjelpe deg med å tolke resultatene dine. Det er viktig at du har et sett med baller (tre eller flere) som har forskjellige masser. Hvis du ikke kan gjøre dette presist, er det viktigste at du kan rangere dem fra letteste til tyngste, men hvis du har et sett med kjøkkenvekt, måler du de nøyaktige massene og noterer dem.
Trinn 3: Registrer målingene dine
Rull hver ball ned rampen flere ganger og registrer hvor langt den kjører fra rampen. Å ta tre eller flere målinger av hver vil gi et mer pålitelig resultat. Ta målingene dine så nøyaktig som mulig, men å gjenta hver test flere ganger vil bidra til å minimere effekten av eventuelle feil. For hver ball legger du de individuelle målene sammen og deler med antall målinger for å finne gjennomsnittet. Gå gjennom denne prosessen for hver av ballene dine og noter reglene i en notatbok.
Trinn 4: Tolke resultatene dine
Resultatene skal vise at den tyngste ballen reiser lengst før du stopper. Dette er fordi tyngdekraften avhenger av massen til objektet den trekker. Tyngdekraften trekker kulene nedover rampen, og tyngdekraften er større på gjenstander med større masse. Den ekstra kraften på den større ballen betyr at den har mer energi når den kommer til bunnen av rampen og følgelig reiser mer før den stopper.
Friksjonskraften (mellom ballen og bakken) bremser ballen til slutt. Friksjon avhenger også av gjenstandens masse, men koblingen mellom masse og akselerasjon vist av Newtons andre lov betyr også at det tar mer kraft å bremse et større objekt. Forsikre deg om at du bruker identiske kuler (på alle måter du kan) og slipp dem fra samme høyde. Sørg også for at de ruller på det samme materialet gjennom hele reisen, og disse effektene bør avbrytes. En gjenstand som er dobbelt så tung bør rulle omtrent dobbelt så langt før den stopper.
Dette er grunnen til at god eksperimentell design er viktig fordi andre forskjeller mellom testene kan påvirke resultatene dine. Ideelt sett bør den eneste forskjellen mellom testene dine være ballens masse.
