Videnskabsprojekt: Effekten af masse på afstanden en kugle rejser

Forbindelsen mellem masse og afstanden, som en kugle bevæger sig, når den frigøres fra en rampe, afslører et vigtigt faktum om tyngdekraften og hvordan den fungerer. Projektet er en fantastisk måde at illustrere forbindelsen mellem tyngdekraft og masse og kan opsættes i et klasseværelse eller derhjemme. Rulningskugler med forskellige masser ned ad en forhøjet rampe afslører massens virkning på den tilbagelagte afstand. Dette enkle projekt giver også en nyttig introduktion til design af videnskabelige eksperimenter, så variablen, du overvejer, er den eneste, der påvirker resultaterne. Hvis du leder efter et oplysende, men alligevel ligefrem, videnskabsprojekt, er det et fantastisk valg at undersøge effekten af masse på afstanden, som en kugle rejser.
Trin 1: Konfigurer eksperimentet

Konfigurer eksperimentet ved Klip dit indpakningspapirrør halvt på langs ved hjælp af din saks til at skabe et langt U-formet spor til dine kugler. Stak dine lærebøger (eller anbring 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 kuglerne 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 vendt mod rampen, så den fanger bolden efter den har rullet ned. Koppen eller boksen reducerer væsentligt den tilbagelagte afstand, men bolden vil stadig bevæge den. Alternativt kan du reducere højden på din rampe for at reducere rejseafstanden.

Endelig skal du måle den afstand, bolden kører. Den nemmeste måde at gøre dette på er med målebånd. Du kan blot vente på, at bolden (eller kop /boks) stopper og derefter måler afstanden fra rampens bund til dets sidste hvilested. Alternativt kan du bruge en meter lineal til at markere en række trin på 1 meter fra bunden af rampen og derefter foretage en mere præcis måling senere ved hjælp af linealen og dine eksisterende markeringer.
Trin 2: Mål massen af dine kugler

Mål massen på dine kugler for at hjælpe dig med at fortolke dine resultater. Det er vigtigt, at du har et sæt bolde (tre eller flere), der har forskellige masser. Hvis du ikke kan gøre dette nøjagtigt, er det vigtigste, at du kan rangere dem fra letteste til tyngste, men hvis du har et sæt køkkenvægte, skal du måle deres præcise masser og notere 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 giver et mere pålideligt resultat. Tag dine målinger så nøjagtigt som muligt, men at gentage hver test flere gange vil hjælpe med at minimere virkningen af eventuelle fejl. For hver kugle skal du tilføje de individuelle målinger sammen og dele med antallet af målinger for at finde gennemsnittet. Gå igennem denne proces for hver af dine kugler, og registrer reglerne i en notesbog.
Trin 4: Fortolkning af dine resultater

Resultaterne skal vise, at den tyngste kugle rejser længst før stop. Dette skyldes, at tyngdekraften afhænger af massen af det objekt, det trækker. Tyngdekraften trækker kuglerne ned ad rampen, og tyngdekraften er større på objekter med større masse. Den ekstra kraft på den større kugle betyder, at den har mere energi, når den kommer til bunden af rampen og derfor bevæger sig mere, før den stopper.

Friktionskraften (mellem kuglen og jorden) bremser 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 for at bremse et større objekt. Sørg for, at du bruger identiske kugler (på alle måder, du kan), og frigør dem fra samme højde. Sørg også for, at de ruller på det samme materiale under deres rejse, og at disse effekter bør annulleres. Et objekt, der er dobbelt så tungt, skal rulle omtrent dobbelt så langt, før det stopper.

Dette er grunden til, at godt eksperimentelt design er vigtigt, fordi andre forskelle mellem test kan have indflydelse på dine resultater. Ideelt set skal den eneste forskel mellem dine test være bolden på massen.