Связь между массой и расстоянием, которое проходит мяч, когда он выпущен из рампы, раскрывает ключевой факт о гравитации и о том, как она работает. Этот проект - отличный способ проиллюстрировать связь между гравитационной силой и массой и может быть реализован в классе или дома. Скатывание шаров разной массы по приподнятому пандусу показывает влияние массы на пройденное расстояние. Этот простой проект также является полезным введением в разработку научных экспериментов, поэтому рассматриваемая вами переменная - единственная, которая влияет на результаты. Если вы ищете информативный, но простой научный проект, исследование влияния массы на расстояние, на которое проходит мяч, будет фантастическим выбором.
Вещи, которые вам понадобятся
- Трубка из оберточной бумаги или плоский кусок дерева для использования в качестве пандуса.
- Три и более шаров разной массы. (В идеале тот же размер и материал, но разный вес. Подходит любой диаметр, который подходит к вашему пандусу.)
- Четыре или пять учебников или еще что-нибудь, чтобы приподнять рампу.
- Ножницы
- Кухонные весы или что-то еще для измерения массы ваших мячей.
- Измерительная лента или метровая линейка
- Блокнот и ручка
- (Необязательно) бумажный стаканчик или небольшая картонная коробка.
Шаг 1. Настройте эксперимент
Начните эксперимент, приподняв одну сторону пандуса. Ножницами разрежьте трубку оберточной бумаги пополам, чтобы образовалась длинная U-образная дорожка для шариков. Сложите учебники (или поставьте другой предмет) в том месте, которое вы выбрали для начала пандуса. Убедитесь, что перед рампой достаточно места, чтобы шары катились и останавливались.
Если у вас мало места, вы можете поставить чашку или небольшую картонную коробку у основания пандуса так, чтобы отверстие было обращено к пандусу, чтобы мяч ловил мяч после того, как он скатился вниз. Чашка или коробка существенно сокращают пройденное расстояние, но мяч все равно будет его перемещать. Как вариант, уменьшите высоту пандуса, чтобы сократить расстояние проезда.
Наконец, вам нужно измерить расстояние, которое проходит мяч. Проще всего это сделать с помощью рулетки. Вы можете просто подождать, пока мяч (или чашка / коробка) остановится, а затем измерить расстояние от нижней части рампы до места его окончательного упокоения. В качестве альтернативы вы можете использовать линейку, чтобы разметить серию с шагом 1 метр от основания. пандуса, а затем сделайте более точное измерение позже с помощью линейки и существующего маркировка.
Шаг 2: Измерьте массу своих шаров
Измерьте массу своих мячей, чтобы облегчить интерпретацию результатов. Очень важно, чтобы у вас был набор шаров (три или больше) разной массы. Если вы не можете сделать это точно, самое главное, вы можете ранжировать их от самого легкого до самые тяжелые, но если у вас есть кухонные весы, измерьте их точную массу и запишите их.
Шаг 3. Запишите свои измерения
Катите каждый шар по пандусу несколько раз и запишите, как далеко он уйдет от основания пандуса. Проведение трех или более измерений каждого из них даст более надежный результат. Делайте измерения как можно точнее, но повторение каждого теста несколько раз поможет свести к минимуму влияние любых ошибок. Для каждого мяча сложите отдельные измерения и разделите на количество измерений, чтобы найти среднее значение. Проделайте этот процесс для каждого шара и запишите правила в тетрадь.
Шаг 4: интерпретация ваших результатов
Результаты должны показать, что самый тяжелый мяч проходит дальше всего перед остановкой. Это потому, что сила тяжести зависит от массы объекта, который она тянет. Гравитация тянет шары вниз по рампе, и сила тяжести больше на объектах большей массы. Дополнительная сила, действующая на более крупный мяч, означает, что у него больше энергии, когда он достигает нижней части рампы, и, следовательно, проходит больше перед остановкой.
Сила трения (между мячом и землей) в конечном итоге замедляет мяч до остановки. Трение также зависит от массы объекта, но связь между массой и ускорением, показанная вторым законом Ньютона, также означает, что требуется больше силы, чтобы замедлить более крупный объект. Убедитесь, что вы используете одинаковые шары (всеми возможными способами) и выпускайте их с одинаковой высоты. Кроме того, убедитесь, что они катятся по одному и тому же материалу на протяжении всего путешествия, и эти эффекты должны исчезнуть. Предмет, который вдвое тяжелее, должен откатиться примерно в два раза дальше, прежде чем остановиться.
Вот почему важен хороший экспериментальный план, потому что любые другие различия между тестами могут повлиять на ваши результаты. В идеале, единственная разница между вашими тестами должна заключаться в массе мяча.