Videnskabsprojekt: Effekten af ​​masse på afstanden en boldrejse

Sammenhængen mellem masse og afstanden en kugle rejser, når den frigives fra en rampe, afslører et nøglefakta om tyngdekraft og hvordan det virker. Projektet er en fantastisk måde at illustrere sammenhængen mellem tyngdekraft og masse og kan opstilles i et klasseværelse eller hjemme. Rullende bolde af forskellige masser ned ad en forhøjet rampe afslører effekten af ​​masse på den afståede afstand. Dette enkle projekt giver også en nyttig introduktion til udformning af videnskabelige eksperimenter, så den variabel du overvejer, er den eneste, der påvirker resultaterne. Hvis du leder efter et lysende, men ligefrem videnskabsprojekt, undersøger du effekten af ​​masse på afstand, som en kugle rejser, er et fantastisk valg.

Trin 1: Opsæt eksperimentet

Opsæt eksperimentet ved at hæve den ene side af din rampe. Skær dit indpakningspapirrør i halv længde med din sakse for at skabe et langt U-formet spor til dine bolde. Stak dine lærebøger (eller sæt dit andet objekt) på det sted, du har valgt til starten af ​​din rampe. Sørg for, at du har masser af plads foran rampen, så ballerne kan rulle og stoppe.

Hvis du ikke har meget plads, kan du placere en kop eller en lille papkasse ved bunden af ​​rampen med åbningen mod rampen, så den fanger bolden efter det ruller ned. Skålen eller boksen reducerer væsentligt afstanden, men bolden vil stadig flytte den. Du kan også reducere forhøjelsen af ​​din rampe for at reducere kørselsafstanden.

Endelig må du måle den afstand bolden kører på. Den nemmeste måde at gøre dette på er med målebånd. Du kan bare vente på, at bolden (eller kop /boks) stopper og derefter måle afstanden fra bunden af ​​rampen til dens endelige hvilested. Alternativt kan du bruge en meter lineal til at markere en række 1 meter trin fra bunden af ​​rampen og derefter foretage en mere præcis måling senere ved hjælp af linjalen og dine eksisterende markeringer.

Trin 2: Mål massen af ​​dine bolde

Mål massen af ​​dine bolde for at hjælpe dig med at fortolke dine resultater. Det er afgørende, at du har et sæt bolde (tre eller flere) der har forskellige masser. Hvis du ikke kan gøre det netop, er det vigtigste, at du kan rangere dem fra letteste til tungeste, men hvis du har et sæt køkkenskalaer, måler du dine præcise masser og noter dem.

Trin 3: Optag dine målinger

Rul hver bold ned ad rampen flere gange og registrer, hvor langt den bevæger sig fra bunden af ​​rampen. At tage tre eller flere målinger af hver vil give et mere pålideligt resultat. Tag dine mål så præcist som muligt, men gentage hver test flere gange hjælper med at minimere virkningen af ​​eventuelle fejl. For hver bold tilføjes de enkelte målinger sammen og divideres med antallet af målinger for at finde gennemsnittet. Gå gennem denne proces for hver af dine bolde og registrer reglerne i en notesbog.

Trin 4: Fortolkning af dine resultater

Resultaterne skal vise, at den tyngste bold bevæger sig længst inden stoppet. Dette skyldes, at tyngdekraften afhænger af massen af ​​objektet, den trækker. Gravity trækker ballerne ned ad rampen, og tyngdekraften er større på større masseobjekter. Den ekstra kraft på den større bold betyder, at den har mere energi, når den kommer til bunden af ​​rampen og følgelig rejser mere før man stopper.

Friktionens kraft (mellem bolden og jorden) sænker til sidst bolden til et stop. Friktion afhænger også af objektets masse, men forbindelsen mellem masse og acceleration vist ved Newtons anden lov betyder også, at det kræver mere kraft at bremse et større objekt. Sørg for at bruge identiske bolde (på enhver måde du kan) og slip dem fra samme højde. Sørg også for at de ruller på det samme materiale hele vejen igennem, og disse effekter bør annullere. Et objekt, der er dobbelt så tungt, bør rulle ca. dobbelt så langt inden stoppet.

Derfor er godt eksperimentelt design vigtigt, fordi eventuelle andre forskelle mellem test kan påvirke dine resultater. Ideelt set bør den eneste forskel mellem dine prøver være ballens masse.