Веза између масе и удаљености коју лопта пређе када се пусти са рампе открива кључну чињеницу о гравитацији и начину њеног деловања. Пројекат је одличан начин да се илуструје веза између гравитационе силе и масе и може се поставити у учионици или код куће. Котрљање куглица различитих маса низ повишену рампу открива ефекат масе на пређени пут. Овај једноставан пројекат такође нуди користан увод у дизајнирање научних експеримената, па је променљива коју разматрате једина која утиче на резултате. Ако тражите осветљавајући, а ипак једноставан научни пројекат, истраживање учинка масе на удаљеност коју лопта пређе је фантастичан избор.
Ствари које ће вам требати
- Цев за умотани папир или равни комад дрвета који ће се користити као рампа.
- Три или више куглица различитих маса. (Идеално исте величине и материјала, али различите тежине. Погодан је било који пречник који одговара вашој рампи.)
- Четири или пет уџбеника или нешто друго за подизање ваше рампе.
- Маказе
- Кухињске ваге или нешто друго за мерење масе ваших лопти.
- Мерна трака или метар лењир
- Бележница и оловка
- (Опционално) Папирна чаша или мала картонска кутија
Корак 1: Поставите експеримент
Поставите експеримент тако што ћете подићи једну страну рампе. Маказама пресеците цевчицу за омотавање на пола по дужини помоћу маказа како бисте створили дугачку стазу у облику слова У за ваше лопте. Сложите уџбенике (или ставите други предмет) на место које сте изабрали за почетак рампе. Уверите се да имате довољно простора испред рампе да се куглице могу котрљати и зауставити.
Ако немате пуно простора, можете поставити шољу или малу картонску кутију у подножје рампе, са отвором окренутим према рампи, тако да ухвати лопту након што се котрља. Шоља или кутија знатно смањују пређени пут, али лопта ће га и даље померати. Алтернативно, смањите висину рампе да бисте смањили путну удаљеност.
На крају, треба да измерите удаљеност коју куглица пређе. То ћете најлакше урадити помоћу мерне траке. Можете једноставно сачекати да се лопта (или шоља / кутија) заустави, а затим измерити удаљеност од дна рампе до крајњег места за одмор. Алтернативно, можете користити лењир за метар да бисте означили низ корака од 1 метра од основе рампе, а затим извршите прецизније мерење касније користећи лењир и постојеће ознаке.
Корак 2: Измерите масу лопти
Измерите масу лопти како бисте лакше протумачили резултате. Кључно је да имате сет лопти (три или више) које имају различите масе. Ако то не можете прецизно да урадите, најважније је да их можете рангирати од најлакших до најтеже, али ако имате комплет кухињских вага, измерите њихове тачне масе и забележите их њих.
Корак 3: Снимите своја мерења
Котрљајте сваку куглу низ рампу више пута и забележите колико путује од дна рампе. Узимање три или више мерења сваког од њих пружиће поузданији резултат. Измерите своја мерења што је тачније могуће, али понављање сваког теста више пута помоћи ће умањити утицај било каквих грешака. За сваку лопту додајте појединачна мерења и поделите са бројем мерења да бисте пронашли просек. Прођите кроз овај поступак за сваку своју лоптицу и запишите правила у свеску.
Корак 4: Тумачење ваших резултата
Резултати би требали показати да најтежа лопта путује најудаљеније пре заустављања. То је зато што сила гравитације зависи од масе предмета који вуче. Гравитација вуче куглице низ рампу, а сила гравитације је већа на објектима веће масе. Додатна сила на већу лопту значи да она има више енергије када дође до дна рампе и последично путује више пре заустављања.
Сила трења (између лопте и тла) на крају успорава лопту да се заустави. Трење зависи и од масе предмета, али веза између масе и убрзања приказана Њутновим другим законом такође значи да је потребна већа сила да би се успорио већи објекат. Обавезно користите идентичне куглице (на сваки могући начин) и ослободите их са исте висине. Такође се побрините да се на њима крећу по истом материјалу током свог путовања, а ови ефекти би требало да се пониште. Двоструко тежи предмет треба да се откотрља отприлике двоструко даље пре заустављања.
Због тога је важан добар експериментални дизајн јер би све друге разлике између тестова могле утицати на ваше резултате. Идеално би било да једина разлика између тестова буде маса куглице.