Povezava med maso in razdaljo, ki jo žoga prevozi, ko se spusti s klančine, razkriva ključno dejstvo o gravitaciji in njenem delovanju. Projekt je odličen način za ponazoritev povezave med gravitacijsko silo in maso in ga lahko postavimo v učilnici ali doma. Kotalkanje kroglic različnih mas po dvignjeni klančini razkriva učinek mase na prevoženo razdaljo. Ta preprost projekt ponuja tudi koristen uvod v oblikovanje znanstvenih poskusov, zato je spremenljivka, ki jo upoštevate, edina, ki vpliva na rezultate. Če iščete razsvetljujoč, a enostaven znanstveni projekt, je preučevanje vpliva mase na razdaljo, ki jo kroga prevozi, odlična izbira.
Stvari, ki jih boste potrebovali
- Cev za zavijanje ali raven kos lesa za rampo.
- Tri ali več kroglic različnih mas. (Idealno enake velikosti in materiala, vendar različne teže. Primeren je kateri koli premer, ki ustreza vaši rampi.)
- Štiri ali pet učbenikov ali kaj drugega, da dvignete svojo rampo.
- Škarje
- Kuhinjske tehtnice ali kaj drugega za merjenje mase vaših kroglic.
- Merilni trak ali merilno ravnilo
- Beležnica in pisalo
- (Neobvezno) Papirnata skodelica ali majhna kartonska škatla
1. korak: nastavite preizkus
Poskus nastavite tako, da dvignete eno stran rampe. S škarjami cev za zavijalni papir prepolovite po dolžini, da ustvarite dolgo stezo v obliki črke U za kroglice. Naložite učbenike (ali postavite drug predmet) na mesto, ki ste ga izbrali za začetek rampe. Poskrbite, da boste imeli dovolj prostora pred rampo, da se bodo žogice lahko kotalile in ustavile.
Če nimate veliko prostora, lahko na dno klančine postavite skodelico ali majhno kartonsko škatlo, tako da je odprtina obrnjena proti rampi, tako da ujame žogo, ko se skotali navzdol. Skodelica ali škatla bistveno zmanjšata prevoženo pot, vendar jo bo žoga vseeno premaknila. Lahko pa tudi zmanjšate višino rampe, da zmanjšate razdaljo potovanja.
Na koncu morate izmeriti razdaljo, ki jo žoga prevozi. To najlažje naredimo z merilnim trakom. Lahko preprosto počakate, da se žoga (ali skodelica / škatla) ustavi in nato izmerite razdaljo od dna rampe do zadnjega počivališča. Druga možnost je, da lahko z ravnilom za merjenje označite vrsto 1-metrskih korakov od podnožja rampe in nato natančneje izmerite pozneje z uporabo ravnila in obstoječega oznake.
2. korak: Izmerite maso svojih kroglic
Izmerite maso svojih kroglic, da boste lažje razlagali svoje rezultate. Ključno je, da imate nabor kroglic (tri ali več) z različnimi masami. Če tega ne morete natančno narediti, je najpomembneje, da jih lahko razvrstite od najlažjih do najboljših najtežja, če pa imate komplet kuhinjskih tehtnic, izmerite njihove natančne mase in si zapišite njim.
3. korak: Zapišite svoje meritve
Vsako kroglico večkrat zavrtite po klančini in zapišite, kako daleč gre od dna rampe. Če opravite tri ali več meritev, boste zagotovili zanesljivejši rezultat. Meritve izvajajte čim natančneje, vendar bo večkratno ponavljanje vsakega preizkusa zmanjšalo vpliv morebitnih napak. Za vsako kroglo dodajte posamezne meritve skupaj in delite s številom meritev, da dobite povprečje. Pojdite skozi ta postopek za vsako svojo žogico in zapišite pravila v zvezek.
4. korak: razlaga vaših rezultatov
Rezultati bi morali pokazati, da najtežja krogla potuje najbolj daleč, preden se ustavi. To je zato, ker je sila teže odvisna od mase predmeta, ki ga vleče. Gravitacija potegne kroglice po klančini in sila teže je večja pri predmetih večje mase. Dodatna sila na večjo kroglo pomeni, da ima več energije, ko pride na dno klančine in posledično potuje več, preden se ustavi.
Sila trenja (med žogo in tlemi) sčasoma žogo ustavi. Tudi trenje je odvisno od mase predmeta, vendar povezava med maso in pospeškom, ki jo kaže Newtonov drugi zakon, pomeni tudi, da za upočasnitev večjega predmeta potrebuje več sile. Prepričajte se, da uporabljate enake kroglice (na vse načine) in jih spustite z enake višine. Poskrbite tudi, da se bodo med potjo kotalili po istem materialu, ti učinki pa naj se izničijo. Predmet, ki je dvakrat težji, se mora pred ustavljanjem odkotaliti približno dvakrat dlje.
Zato je dobra eksperimentalna zasnova pomembna, ker bi morebitne druge razlike med testi lahko vplivale na vaše rezultate. Idealno bi bilo, da bi bila med preizkusi edina razlika masa kroglice.