Legătura dintre masă și distanța pe care o parcurge o bilă atunci când este eliberată dintr-o rampă dezvăluie un fapt cheie despre gravitație și modul în care funcționează. Proiectul este o modalitate excelentă de a ilustra legătura dintre forța gravitațională și masă și poate fi configurat într-o sală de clasă sau acasă. Rularea bilelor de mase diferite pe o rampă ridicată relevă efectul masei asupra distanței parcurse. Acest proiect simplu oferă, de asemenea, o introducere utilă la proiectarea experimentelor științifice, astfel încât variabila pe care o luați în considerare este singura care afectează rezultatele. Dacă sunteți în căutarea unui proiect științific luminos, dar simplu, investigarea efectului masei pe distanța pe care o parcurge o minge este o alegere fantastică.
Lucruri de care ai nevoie
- Un tub de hârtie de ambalat sau o bucată de lemn plată pentru a fi folosită ca rampă.
- Trei sau mai multe bile de mase diferite. (În mod ideal, aceeași dimensiune și material, dar greutăți diferite. Orice diametru care se potrivește în rampa dvs. este potrivit.)
- Patru sau cinci manuale sau altceva pentru a vă ridica rampa.
- Foarfece
- Cântar de bucătărie sau altceva pentru a măsura masa bilelor tale.
- Banda de măsurare sau o riglă de măsurare
- Caiet și pix
- (Opțional) O cană de hârtie sau o cutie mică de carton
Pasul 1: configurați experimentul
Configurați experimentul ridicând o parte a rampei. Tăiați tubul de hârtie de ambalat în jumătate pe lungime folosind foarfeca pentru a crea o pistă lungă în formă de U pentru bilele dvs. Stivați manualele (sau puneți celălalt obiect) în locul pe care l-ați ales pentru începutul rampei. Asigurați-vă că aveți suficient spațiu în fața rampei pentru a permite bilelor să se rostogolească și să se oprească.
Dacă nu aveți mult spațiu, puteți așeza o ceașcă sau o cutie mică de carton la baza rampei, cu deschiderea orientată spre rampă, astfel încât să prindă mingea după ce se rostogolește în jos. Cupa sau cutia reduce substanțial distanța parcursă, dar mingea o va mișca în continuare. Alternativ, reduceți înălțimea rampei pentru a reduce distanța de deplasare.
În cele din urmă, trebuie să măsurați distanța pe care o parcurge mingea. Cel mai simplu mod de a face acest lucru este cu banda de măsurare. Puteți aștepta pur și simplu ca mingea (sau cupa / cutia) să se oprească și apoi să măsurați distanța de la partea de jos a rampei până la locul său final de odihnă. Alternativ, puteți utiliza o riglă de contor pentru a marca o serie de trepte de 1 metru de la bază a rampei, apoi faceți o măsurare mai precisă ulterior folosind rigla și cea existentă marcaje.
Pasul 2: Măsurați masa bilelor dvs.
Măsurați masa bilelor pentru a vă ajuta să interpretați rezultatele. Este crucial să aveți un set de bile (trei sau mai multe) care au mase diferite. Dacă nu puteți face acest lucru cu precizie, cel mai important lucru este că le puteți clasifica de la cel mai ușor la mai grele, dar dacă aveți un set de cântare de bucătărie, măsurați-le masele precise și notați-le lor.
Pasul 3: Înregistrați-vă măsurătorile
Rulați fiecare bilă pe rampă de mai multe ori și înregistrați cât de departe se deplasează de la baza rampei. Luarea a trei sau mai multe măsurători ale fiecăruia va oferi un rezultat mai fiabil. Luați măsurătorile cât mai exact posibil, dar repetarea fiecărui test de mai multe ori va ajuta la minimizarea impactului oricăror greșeli. Pentru fiecare bilă, adăugați măsurătorile individuale împreună și împărțiți la numărul de măsurători pentru a găsi media. Parcurgeți acest proces pentru fiecare dintre bilele dvs. și înregistrați regulile într-un caiet.
Pasul 4: Interpretarea rezultatelor dvs.
Rezultatele ar trebui să arate că cea mai grea minge se deplasează cel mai departe înainte de oprire. Acest lucru se datorează faptului că forța gravitațională depinde de masa obiectului pe care îl trage. Gravitația trage bilele pe rampă, iar forța gravitației este mai mare pe obiectele cu masă mai mare. Forța suplimentară asupra mingii mai mari înseamnă că are mai multă energie când ajunge în partea de jos a rampei și, prin urmare, se deplasează mai mult înainte de oprire.
Forța de frecare (între minge și sol) încetinește mingea până la oprire. Fricțiunea depinde și de masa obiectului, dar legătura dintre masă și accelerație arătată de a doua lege a lui Newton înseamnă, de asemenea, că este nevoie de mai multă forță pentru a încetini un obiect mai mare. Asigurați-vă că utilizați bile identice (în toate modurile în care puteți) și eliberați-le de la aceeași înălțime. De asemenea, asigurați-vă că rulează pe același material pe tot parcursul călătoriei, iar aceste efecte ar trebui anulate. Un obiect care este de două ori mai greu ar trebui să ruleze aproximativ de două ori mai departe înainte de a se opri.
Acesta este motivul pentru care un design experimental bun este important, deoarece orice alte diferențe între teste ar putea afecta rezultatele dvs. În mod ideal, singura diferență între testele dvs. ar trebui să fie masa mingii.