Πώς θα μπορούσε να τροποποιηθεί το πείραμα για να μελετηθεί η επιτάχυνση ενός ελεύθερου σώματος που πέφτει;

Ρωτάτε πώς να τροποποιήσετε ένα πείραμα για να μελετήσετε την επιτάχυνση ενός σώματος ελεύθερης πτώσης. Ακολουθεί μια ανάλυση της ρύθμισης και των τροποποιήσεων του πειράματος για διαφορετικά επίπεδα ακρίβειας:

Βασικό πείραμα:

* Ρύθμιση:

* Ρίξτε ένα αντικείμενο (όπως μια μπάλα) από ένα γνωστό ύψος.

* Χρησιμοποιήστε ένα χρονόμετρο για να μετρήσετε το χρόνο που χρειάζεται για να πέσετε.

* Υπολογισμός:

* Χρησιμοποιήστε την εξίσωση:D =(1/2) GT2

* D =απόσταση (ύψος)

* G =επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (περίπου 9,8 m/s²)

* t =ώρα

* Λύστε για g.

* Τροποποίηση για επιτάχυνση:

* Αυτό το πείραμα μετρά άμεσα την επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας (G). Μπορείτε να το τροποποιήσετε από:

* Αλλαγή του ύψους για να δούμε πώς επηρεάζει την ώρα της πτώσης και έτσι την υπολογιζόμενη επιτάχυνση.

* Χρησιμοποιώντας ένα διαφορετικό αντικείμενο (με διαφορετική μάζα) για να διαπιστωθεί εάν επηρεάζεται η επιτάχυνση του. (Θα διαπιστώσετε ότι δεν επηρεάζεται σημαντικά από τη μάζα σε κενό).

πιο προηγμένο πείραμα:

* Ρύθμιση:

* Χρησιμοποιήστε έναν αισθητήρα κίνησης (όπως ένα Sonic Rangefinder) για να παρακολουθείτε τη θέση του αντικειμένου που πέφτει.

* Συνδέστε τον αισθητήρα κίνησης σε έναν υπολογιστή ή έναν καταγραφέα δεδομένων.

* Υπολογισμός:

* Ο αισθητήρας κίνησης θα καταγράψει τη θέση του αντικειμένου σε τακτά χρονικά διαστήματα.

* Χρησιμοποιήστε τα δεδομένα για να υπολογίσετε την ταχύτητα του αντικειμένου σε κάθε χρονική στιγμή.

* Υπολογίστε την αλλαγή στην ταχύτητα με την πάροδο του χρόνου για τον προσδιορισμό της επιτάχυνσης.

* Τροποποίηση για επιτάχυνση:

* Αυτή η ρύθμιση σας επιτρέπει να μελετήσετε την επιτάχυνση του αντικειμένου με την πάροδο του χρόνου. Μπορείτε:

* Προσθέστε αντίσταση αέρα στο αντικείμενο (όπως ένα κομμάτι χαρτί) και παρατηρήστε πώς αλλάζει η επιτάχυνση του.

* Μελετήστε πώς αλλάζει η επιτάχυνση του αντικειμένου καθώς πλησιάζει το έδαφος.

* Συγκρίνετε την επιτάχυνση διαφορετικών αντικειμένων με διαφορετικές μάζες και σχήματα.

Σημαντικές εκτιμήσεις:

* Αντίσταση αέρα: Στην πραγματικότητα, η αντίσταση στον αέρα επηρεάζει την επιτάχυνση ενός αντικειμένου πτώσης. Για να ελαχιστοποιήσετε τον αντίκτυπό του, μπορείτε:

* Χρησιμοποιήστε ένα βαρύ αντικείμενο που ελαχιστοποιεί την αντίσταση στον αέρα (όπως μια μεταλλική σφαίρα).

* Διεξάγετε το πείραμα σε θάλαμο κενού.

* Ακρίβεια: Η ακρίβεια της μέτρησης του χρόνου και της θέσης θα επηρεάσει άμεσα την ακρίβεια της υπολογισμένης επιτάχυνσης σας.

Πρόσθετες ιδέες:

* Ανάλυση βίντεο: Χρησιμοποιήστε μια βιντεοκάμερα για να καταγράψετε την πτώση και να αναλύσετε το footage frame ανά πλαίσιο για να μετρήσετε τη θέση του αντικειμένου και να υπολογίσετε την επιτάχυνση.

* κεκλιμένο επίπεδο: Τραβήξτε ένα αντικείμενο κάτω από ένα κεκλιμένο επίπεδο για να μελετήσετε τη σχέση μεταξύ της επιτάχυνσης και της γωνίας της κλίσης. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διερευνηθεί η έννοια της βαρυτικής δύναμης που ενεργεί σε ένα συστατικό του βάρους του αντικειμένου.

Επιλέγοντας την κατάλληλη ρύθμιση και τροποποιήσεις, μπορείτε να σχεδιάσετε ένα συναρπαστικό πείραμα για να μελετήσετε την επιτάχυνση ενός σώματος ελεύθερης πτώσης και να κατανοήσετε τον αντίκτυπό του στην κίνηση του αντικειμένου.