Eksperyment z upuszczaniem jajka – projekt naukowy, w którym uczniowie opracowują sposoby na zapobieganie pękaniu jajka po upuszczeniu z określonej wysokości – jest punktem kulminacyjnym większości zajęć z fizyki. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej o podstawowych, ale fundamentalnych koncepcjach demonstrowanych przez eksperyment.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Siła grawitacji, swobodny spadek, opór powietrza i prędkość końcowa to kluczowe pojęcia fizyki, o których nauczysz się w projekcie naukowym zrzucania jaj.
Przyciąganie grawitacji
Grawitacja to siła istniejąca między ziemią a obiektami w jej pobliżu. Przy definiowaniu grawitacji obowiązują dwa kryteria:
Siła grawitacji: Reprezentowane przezfagrav, jest to siła działająca na obiekty znajdujące się na powierzchni Ziemi lub w jej pobliżu. Siłę grawitacji można obliczyć ze wzoru:
F_{grav}=\text{masa}\times\text{przyspieszenie}
Przyśpieszenie grawitacyjne: Reprezentowane przezsol, jest to przyspieszenie doświadczane przez obiekt, gdy jedyną siłą przyłożoną do niego jest grawitacja. Wszystkie obiekty na lub w pobliżu powierzchni ziemi mają taką samą wartość przyspieszenia grawitacyjnego (
sol): 9,8 m/s/s (metry na sekundę na sekundę).Swobodny spadek
Swobodnie spadający obiekt to taki, który spada pod wyłącznym wpływem siły grawitacji. Istnieją dwie cechy, które definiują obiekt podczas swobodnego spadania:
- Obiekt nie napotyka oporu powietrza.
- Wszystkie swobodnie spadające obiekty spadają na ziemię z prędkością 9,8 m/s/s.
Opór powietrza
Opór powietrza występuje, gdy czołowa powierzchnia spadającego obiektu zderza się z cząsteczkami powietrza. Dwa najczęstsze czynniki, które mogą zmienić opór powietrza, to prędkość obiektu i jego pole przekroju; wzrost obu zwiększa opór powietrza.
Gdy obiekt podczas swobodnego spadania napotyka opór powietrza, równanie to:
F_{net}=\text{masa}\times\text{przyspieszenie}
gdziefanettoto różnica między siłą grawitacji a siłą oporu powietrza.
Prędkość graniczna
Prędkość końcowa to stała prędkość obiektu swobodnie spadającego w gazie lub cieczy. Gdy obiekt spada i napotyka na wzrost oporu powietrza, ostatecznie opór powietrza równoważy siłę grawitacji. Dlatego siła oporu powietrza jest proporcjonalna do prędkości; opór powietrza wzrasta wraz ze wzrostem prędkości obiektu, aż do osiągnięcia prędkości końcowej.
Eksperymenty z upuszczaniem jajek sprawiają, że nauka fizyki jest zabawna, przystępna i stymulująca. Zdecydowanie baw się dobrze, ale nie zapomnij zastosować tych ważnych podstaw podczas tworzenia projektu.
