A ligação entre a massa e a distância que uma bola percorre ao ser liberada de uma rampa revela um fato importante sobre a gravidade e como ela funciona. O projeto é uma ótima maneira de ilustrar a ligação entre a força gravitacional e a massa e pode ser instalado em uma sala de aula ou em casa. O rolamento de bolas de diferentes massas por uma rampa elevada revela o efeito da massa na distância percorrida. Este projeto simples também fornece uma introdução útil para projetar experimentos científicos, de modo que a variável que você está considerando é a única que afeta os resultados. Se você está procurando por um projeto científico esclarecedor, porém direto, investigar o efeito da massa na distância que uma bola percorre é uma escolha fantástica.
Coisas que você precisa
- Um tubo de papel de embrulho ou um pedaço plano de madeira para usar como rampa.
- Três ou mais bolas de diferentes massas. (Idealmente, o mesmo tamanho e material, mas pesos diferentes. Qualquer diâmetro que caiba na sua rampa é adequado.)
- Quatro ou cinco livros didáticos ou qualquer outra coisa para elevar sua rampa.
- Tesoura
- Balanças de cozinha ou outra coisa para medir a massa de suas bolas.
- Fita métrica ou régua métrica
- Caderno e caneta
- (Opcional) Um copo de papel ou pequena caixa de papelão
Etapa 1: configurar o experimento
Configure o experimento elevando um lado de sua rampa. Corte o tubo de papel de embrulho ao meio, no sentido do comprimento, usando a tesoura para criar um longo trilho em forma de U para as bolas. Empilhe seus livros (ou coloque seu outro objeto) no lugar que você escolheu para o início de sua rampa. Certifique-se de ter bastante espaço na frente da rampa para permitir que as bolas rolem e parem.
Se você não tiver muito espaço, pode colocar um copo ou pequena caixa de papelão na base da rampa, com a abertura voltada para a rampa, para que ela pegue a bola depois que ela rolar para baixo O copo ou caixa reduz substancialmente a distância percorrida, mas a bola ainda o moverá. Como alternativa, reduza a elevação de sua rampa para reduzir a distância de viagem.
Finalmente, você precisa medir a distância que a bola percorre. A maneira mais fácil de fazer isso é com fita métrica. Você pode simplesmente esperar a bola (ou copo / caixa) parar e então medir a distância do fundo da rampa até seu local de descanso final. Como alternativa, você pode usar uma régua de medidor para marcar uma série de incrementos de 1 metro a partir da base da rampa e, em seguida, faça uma medição mais precisa mais tarde usando a régua e seu marcações.
Etapa 2: Meça a massa de suas bolas
Meça a massa de suas bolas para ajudá-lo a interpretar seus resultados. É crucial que você tenha um conjunto de bolas (três ou mais) com massas diferentes. Se você não pode fazer isso com precisão, a coisa mais importante é que você pode classificá-los do mais leve ao mais pesado, mas se você tiver um conjunto de balanças de cozinha, meça suas massas precisas e anote eles.
Etapa 3: registre suas medições
Role cada bola pela rampa várias vezes e registre a distância que ela percorre desde a base da rampa. Fazer três ou mais medições de cada um fornecerá um resultado mais confiável. Faça suas medições com a maior precisão possível, mas repetir cada teste várias vezes ajudará a minimizar o impacto de quaisquer erros. Para cada bola, some as medidas individuais e divida pelo número de medidas para encontrar a média. Faça esse processo para cada uma de suas bolas e registre as regras em um caderno.
Etapa 4: interpretando seus resultados
Os resultados devem mostrar que a bola mais pesada viaja mais longe antes de parar. Isso ocorre porque a força da gravidade depende da massa do objeto que está puxando. A gravidade puxa as bolas pela rampa, e a força da gravidade é maior em objetos de massa maior. A força extra na bola maior significa que ela tem mais energia quando chega ao fundo da rampa e, conseqüentemente, viaja mais antes de parar.
A força de atrito (entre a bola e o solo) acaba fazendo com que a bola pare mais devagar. O atrito depende da massa do objeto também, mas a ligação entre massa e aceleração mostrada pela segunda lei de Newton também significa que é preciso mais força para desacelerar um objeto maior. Certifique-se de usar bolas idênticas (de todas as maneiras que puder) e solte-as da mesma altura. Além disso, certifique-se de que eles rolem no mesmo material durante a jornada, e esses efeitos devem se cancelar. Um objeto que é duas vezes mais pesado deve rolar aproximadamente o dobro antes de parar.
É por isso que um bom design experimental é importante, porque quaisquer outras diferenças entre os testes podem afetar seus resultados. Idealmente, a única diferença entre seus testes deve ser a massa da bola.