Πώς καθορίζεται η επιτάχυνση των πτωμάτων των σωμάτων πειραματικά;
1. Το κλασικό πείραμα (μέθοδος του Galileo)
* Υλικά:
* Κεκλιμένο επίπεδο (ράμπα)
* Μπάλα (κατά προτίμηση μια πυκνή, ομαλή σαν μια χαλύβδινη μπάλα)
* Χρονόμετρο ή χρονοδιακόπτη
* Μέτρηση ταινίας ή χάρακα
* Διαδικασία:
* Ρύθμιση: Τοποθετήστε το κεκλιμένο επίπεδο σε απαλή γωνία. Μετρήστε το μήκος του επιπέδου (η απόσταση που η μπάλα θα ταξιδέψει).
* Απελευθέρωση: Απελευθερώστε την μπάλα από την ανάπαυση στην κορυφή του κεκλιμένου επιπέδου.
* Ώρα: Χρησιμοποιήστε το χρονόμετρο για να μετρήσετε το χρόνο που χρειάζεται για να φτάσει η μπάλα στο κάτω μέρος του κεκλιμένου επιπέδου.
* Επαναλάβετε: Επαναλάβετε το πείραμα αρκετές φορές, αλλάζοντας τη γωνία της κλίσης.
* Ανάλυση:
* Υπολογίστε την απόσταση: Υπολογίστε την απόσταση που διανύθηκε από την μπάλα (μήκος του κεκλιμένου επιπέδου).
* Χρόνος υπολογισμού: Υπολογίστε τον μέσο χρόνο για να ταξιδέψει η μπάλα στην απόσταση.
* Υπολογίστε την επιτάχυνση:
* Χρησιμοποιήστε την εξίσωση: d =(1/2) at² (όπου d =απόσταση, a =επιτάχυνση, t =ώρα)
* Λύστε για το 'a' για να βρείτε την επιτάχυνση της μπάλας.
* Επαναλάβετε για διαφορετικές γωνίες: Σχεδιάστε τις υπολογισμένες τιμές επιτάχυνσης για διαφορετικές γωνίες σε ένα γράφημα. Θα παρατηρήσετε ότι καθώς η γωνία της κλίσης αυξάνεται, η επιτάχυνση πλησιάζει την επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (περίπου 9,8 m/s2).
2. Πείραμα ελεύθερης πτώσης (πιο προηγμένο)
* Υλικά:
* Συσκευή πτώσης (θα μπορούσε να είναι ένα ψηλό κτίριο, ένα περίπτερο με μηχανισμό απελευθέρωσης ή μια εγκατάσταση εργαστηρίου φυσικής)
* Αντικείμενο με γνωστή μάζα (για παράδειγμα, με μεταλλικό βάρος)
* Χρονοδιακόπτης φωτογράφου ή αισθητήρα κίνησης
* Διαδικασία:
* Ρύθμιση: Ρυθμίστε τη συσκευή πτώσης και εξασφαλίστε μια ασφαλή περιοχή για να προσγειωθεί το αντικείμενο.
* Απελευθέρωση: Απελευθερώστε το αντικείμενο από το REST.
* Μέτρο: Ο χρονομετρητής ή ο αισθητήρας κίνησης φωτογράφου θα καταγράψουν το χρόνο που χρειάζεται για να πέσει το αντικείμενο σε ορισμένη απόσταση.
* Ανάλυση:
* Υπολογίστε την απόσταση: Μετρήστε την απόσταση που πέφτει το αντικείμενο.
* Χρόνος υπολογισμού: Χρησιμοποιήστε το χρονομετρητή Photogate ή τα δεδομένα αισθητήρα κίνησης για να καθορίσετε το χρόνο.
* Υπολογίστε την επιτάχυνση: Χρησιμοποιήστε την εξίσωση d =(1/2) at² και λύση για το «Α» για να βρείτε την επιτάχυνση λόγω βαρύτητας.
Σημαντικές εκτιμήσεις:
* Αντίσταση αέρα: Και στα δύο πειράματα, η αντίσταση στον αέρα μπορεί να επηρεάσει τα αποτελέσματα. Για να ελαχιστοποιήσετε αυτό το αποτέλεσμα, χρησιμοποιήστε πυκνά, λεία αντικείμενα και διεξάγετε το πείραμα σε εσωτερικούς χώρους ή σε ένα ήρεμο περιβάλλον.
* Ακρίβεια: Η ακρίβεια των αποτελεσμάτων εξαρτάται από την ακρίβεια των εργαλείων μέτρησης και τη φροντίδα που λαμβάνεται στο πείραμα.
* Ασφάλεια: Πάντα να δίνει προτεραιότητα στην ασφάλεια. Κατά την πτώση των αντικειμένων, βεβαιωθείτε ότι υπάρχει μια σαφής ζώνη προσγείωσης και κανείς δεν βρίσκεται στο μονοπάτι του αντικειμένου που πέφτει.
Σημείωση: Με τη προσεκτική μέτρηση του χρόνου που χρειάζεται ένα αντικείμενο για να πέσει μια γνωστή απόσταση, μπορείτε να υπολογίσετε την επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (περίπου 9,8 m/s2).
