Зв’язок між масою та відстанню, яку проходить м’яч, випущений з пандуса, виявляє ключовий факт про гравітацію та її роботу. Проект є чудовим способом проілюструвати зв’язок сили тяжіння з масою і може бути встановлений в класі або вдома. Прокат кульок різної маси по піднятій пандусі виявляє вплив маси на пройдену відстань. Цей простий проект також надає корисний вступ до розробки наукових експериментів, тому змінна, яку ви розглядаєте, єдина, що впливає на результати. Якщо ви шукаєте висвітлюючий, але однозначний науковий проект, вивчення впливу маси на відстань, яку проходить куля, є фантастичним вибором.
Речі, які вам знадобляться
- Трубка для обгорткового паперу або плоский шматок дерева для використання в якості пандуса.
- Три і більше кулі різної маси. (В ідеалі однаковий розмір і матеріал, але різна вага. Підходить будь-який діаметр, який підходить до вашої рампи.)
- Чотири-п’ять підручників чи щось інше, щоб підняти вашу рампу.
- Ножиці
- Кухонні ваги або щось інше, щоб виміряти масу ваших куль.
- Вимірювальна стрічка або метрова лінійка
- Блокнот і ручка
- (Необов’язково) Паперова чашка або невелика картонна коробка
Крок 1: Налаштуйте експеримент
Налаштуйте експеримент, піднявши одну сторону пандуса. Розріжте трубку обгорткового паперу навпіл уздовж ножицями, щоб створити довгу U-подібну доріжку для ваших куль. Складіть свої підручники (або покладіть інший предмет) там, де ви вибрали для початку вашої пандуси. Переконайтеся, що у вас є достатньо місця перед рампою, щоб кульки могли котитися і зупинятися.
Якщо у вас мало місця, ви можете поставити чашку або невелику картонну коробку біля основи рампи, отвором, спрямованим до рампи, щоб він захопив м’яч після того, як він скотиться вниз. Чашка або коробка значно зменшують пройдену відстань, але м'яч все одно рухатиме її. Крім того, зменшіть висоту вашої пандуси, щоб зменшити відстань в дорозі.
Нарешті, потрібно виміряти відстань, яку проходить куля. Найпростіше це зробити за допомогою мірної стрічки. Ви можете просто почекати, поки м'яч (або чашка / коробка) зупиниться, а потім виміряти відстань від дна пандуса до останнього місця відпочинку. Крім того, за допомогою лінійки метра можна виділити ряд кроків у 1 метр від основи рампи, а потім зробіть більш точне вимірювання пізніше, використовуючи лінійку та ваші існуючі маркування.
Крок 2: Виміряйте масу кульок
Виміряйте масу кульок, щоб допомогти вам інтерпретувати ваші результати. Дуже важливо, щоб у вас був набір кульок (три і більше) з різною масою. Якщо ви не можете зробити це точно, найголовніше, що ви можете класифікувати їх від найлегших до найважчі, але якщо у вас є набір кухонних ваг, відміряйте їх точні маси та зробіть це їх.
Крок 3: Запишіть свої вимірювання
Котять кожну кульку вниз по рамі кілька разів і запишіть, як далеко вона проходить від основи пандуса. Здійснення трьох і більше вимірювань кожного з них забезпечить більш надійний результат. Виконуйте вимірювання якомога точніше, але повторення кожного тесту кілька разів допоможе мінімізувати вплив будь-яких помилок. Для кожного кульки складіть окремі вимірювання та розділіть на кількість вимірювань, щоб знайти середнє значення. Пройдіть цей процес для кожного з ваших куль і запишіть правила в зошит.
Крок 4: Інтерпретація результатів
Результати повинні показати, що найважча куля рухається найдальше перед зупинкою. Це пов’язано з тим, що сила тяжіння залежить від маси об’єкта, який тягне. Сила тяжіння тягне кулі вниз по рампі, і сила тяжіння більша на об’єктах більшої маси. Додаткова сила на більшу кулю означає, що вона має більше енергії, коли вона потрапляє на дно рампи і, отже, рухається більше перед зупинкою.
Сила тертя (між м’ячем і землею) з часом уповільнює м’яч до зупинки. Тертя також залежить від маси об'єкта, але зв'язок між масою та прискоренням, показаний другим законом Ньютона, також означає, що для уповільнення більшого об'єкта потрібна більша сила. Переконайтесь, що ви використовуєте однакові кульки (всіляко, наскільки це можливо) і випускайте їх з однакової висоти. Крім того, переконайтеся, що вони катаються на одному матеріалі протягом своєї подорожі, і ці ефекти слід скасувати. Предмет, який є вдвічі важчим, повинен зупинитися приблизно вдвічі більше, ніж зупинитися.
Ось чому хороший експериментальний дизайн важливий, оскільки будь-які інші відмінності між тестами можуть вплинути на ваші результати. В ідеалі, єдиною різницею між вашими тестами повинна бути маса кулі.