Проекти наукових ярмарків можуть стати тягарем для деяких студентів. Включіть щось, що їх цікавить, наприклад, спорт, щоб зробити проект менш звичним та цікавим. Футбольний м'яч може стати частиною наукового проекту шляхом вивчення того, як він відскакує на різних поверхнях, експериментів з тиском повітря, швидкості та траєкторії.
Ефект поверхні
Проект наукового ярмарку, заснований на впливі різних видів дерну на бадьорість футбольного м’яча, вивчає фізику та енергію м’яча. Знайдіть три типи дерен, де ви зможете провести свій експеримент. Виберіть поле, засіяне синьою травою Кентуккі, одне з травою Бермудських островів та одне зі штучним покриттям. Напишіть гіпотезу щодо того, на якій галявині, на вашу думку, м’яч буде найвищим. Вам потрібно буде врахувати енергію м’яча, формуючи свою гіпотезу. Ви опустите м’яч із шести футів над газоном. Коли кулька падає, потенційна енергія перетворюється на кінетичну. Після того, як м’яч потрапляє на дерен, м’яч деформується при ударі. Це перетворює кінетичну енергію в стиснуту потенційну енергію. Коли повітря після удару декомпресується, потенційна енергія перетворюється на кінетичну, коли куля відскакує вгору. Візьміть із собою друга, який допоможе у тестуванні. Нехай ваш друг підніметься на сходи і опустить м’яч із шести футів у повітря. Порахуйте, скільки разів м’яч відскакує від кожного виду дерну. Опускайте м'яч десять разів на кожне поле та використовуйте середню кількість відмов кожного поля у своєму аналізі. Напишіть звіт про свій експеримент для свого проекту. Графікуйте дані на гістограмі, щоб показати кожен тип поля. Напишіть висновок, порівнюючи свою гіпотезу з результатами експерименту.
Тиск повітря
Вивчіть взаємозв’язок між тиском повітря та тим, як далеко проходить футбольний м’яч. Напишіть гіпотезу зі своєю думкою про те, яким є оптимальний тиск повітря для футбольного м’яча. Тиск повітря впливає на кульку через кількість молекул повітря всередині. Коли в кульці більше молекул повітря, напруга на стінці кульки збільшується. Це призведе до того, що м’яч відскочить сильніше і вплине на спосіб руху м’яча після удару об поверхню. Створіть рогатку або використовуйте пускову установку на водяній кулі, щоб перевірити відстань кулі. Натисніть на два кілограми тиску в кульці і запустіть його рогаткою. Виміряйте, як далеко проходить куля. Проведіть експеримент ще два рази, запустивши м’яч з того самого місця. Повторіть тест ще раз, додавши до кульки ще два кілограми тиску повітря. Збільшуйте тиск щоразу на два фунти, поки не дійдете до дванадцяти. Напишіть пояснення свого досвіду, включаючи те, як далеко ви відтягли м’яч назад у рогатку. Порівняйте відстані кулі, щоб визначити оптимальний тиск повітря для продуктивності. Покажіть свої результати на лінійному графіку. Напишіть висновок, що оцінює вашу гіпотезу щодо висновку експерименту.
Зшивання
Поекспериментуйте, як зшивання футбольного м’яча може вплинути на відстань, яку він проходить. Напишіть гіпотезу, зазначивши, яка кулька, на вашу думку, подорожує найдальше. Те, як м’яч розтягується та зшивається разом із матеріальним складом м’яча, може вплинути на форму м’яча та спосіб стискання повітря всередині. Незважаючи на те, що всі кулі виглядають круглими, в них можуть бути незначні відмінності через кількість панелей та стібків, необхідних для його виготовлення. Приведіть з собою друга на футбольне поле разом із чотирма футбольними м’ячами. Кожен футбольний м'яч буде мати різну кількість панелей на зовнішній стороні, як правило, від 12 до 32. Нехай ваш друг штурхає кожну кулю десять разів, застосовуючи однакову силу. Виміряйте відстань кулі та візьміть середню відстань для кожної кулі. Поясніть у своєму проекті свій експеримент та те, як ви його виконали. Порівняйте відстані на лінійному графіку та визначте, чи впливають панелі на швидкість кульки чи ні. У своєму висновку зазначте, чи відповідала кулька, яку ви обрали у своїй гіпотезі, результатам експерименту.
Спін
Дослідіть взаємозв'язок між обертанням та траєкторією руху футбольного м'яча. Коли м’яч б’ється прямо по супінатору ноги, він рухається прямо. Якщо ви б'єте м'ячем носком взуття під кутом, м'яч може зігнутися в польоті від прикладеної сили. Прикладається сила діє як крутний момент і змушує кульку обертатися. Виберіть, під яким кутом, на вашу думку, найбільше буде зігнута куля, і викладіть це як свою гіпотезу. Візьміть із собою відеокамеру на поле. Встановіть відеокамеру на штатив, щоб записати експеримент. Дослідіть, як ви б’єте ногою м’ячем у певні місця і як він обертає м’яч. Вивчіть на відео, де ви вдарили м’яч ногою та отриманий шлях м’яча. Напишіть запис свого експерименту. Проаналізуйте кути удару, точку удару та траєкторію м’яча, намалювавши їх на кресленні. Для кожного удару малюнка використовуйте чорнило іншого кольору, щоб показати, куди подорожувала кожна кулька. Напишіть висновок, порівнюючи свою гіпотезу з результатами випробування.