Instruksies vir die gravitasieversnellingseksperiment
Doelwitte van die eksperiment :
– Leerders kan die grootte van gravitasieversnelling bepaal op grond van die resultate van die eksperiment.
Gereedskap en materiale :
– Stophorlosie
– Klein klippies (jy kan ander voorwerpe gebruik)
– Liniaal of meetinstrument vir lengte
Basiese teorie :
Versnelling van swaartekrag
Gravitasieversnelling is die versnelling wat 'n voorwerp ervaar wanneer dit vrylik vanaf 'n sekere hoogte na die Aarde se oppervlak val. Gebaseer op eksperimente wat deur fisici uitgevoer is, is die grootte van die Aarde se gravitasieversnelling 9,8 m/s2 . Dit is 'n gemiddelde waarde. Die grootte van die gravitasieversnelling op verskeie plekke is dalk nie presies dieselfde as 9,8 m/s2 nie . Om berekeninge te vereenvoudig, word die waarde van die gravitasieversnelling van 9,8 m/s2 soms afgerond tot 10 m/s2 . Die rigting van die gravitasieversnelling is na die middelpunt van die Aarde of loodreg op die grondoppervlak.
Vryvalbeweging en die verband daarvan met gravitasieversnelling
Vryvalbeweging is die beweging van 'n voorwerp wat vanaf 'n sekere hoogte na die grondoppervlak val sonder 'n aanvanklike snelheid en die voorwerp ervaar 'n konstante gravitasieversnelling van 9,8 m/s² . Versnelling is 'n vektorhoeveelheid, dus dit het beide grootte en rigting. Die grootte van die gravitasieversnelling van 9,8 m/s² beteken dat die voorwerp se spoed elke sekonde met 9,8 m/s toeneem. Na 'n vrye val vir 2 sekondes neem die voorwerp se spoed toe tot 19,6 m/s. Ensovoorts. Die rigting van die gravitasieversnelling is na die middelpunt van die aarde.
Die spoed van enige vryvallende voorwerp neem gereeld toe, daarom is vryvalbeweging 'n voorbeeld van uniform versnelde lineêre beweging. Daar is drie afgeleide formules van uniform versnelde lineêre beweging wat gebruik word om fisiese hoeveelhede wat verband hou met uniforme lineêre beweging te bereken, soos afstand, aanvanklike en finale snelheid, tydsinterval en versnelling. Die drie formules is: vt = v o + at, s = v o t + ½ at 2 , v t 2 = v o 2 + 2 as, waar v t = finale snelheid, v o = aanvanklike snelheid, a = versnelling van die voorwerp, t = tydsinterval, s = afstand afgelê, v o = aanvanklike snelheid.
Vryval is 'n voorbeeld van eenvormig versnelde lineêre beweging, daarom is die formule wat in vryval gebruik word basies dieselfde as die formule vir eenvormig versnelde lineêre beweging hierbo, en word aangepas by die situasie en toestande van vryval. Die drie formules hierbo, indien omgeskakel na 'n vryvalformule, sal verander na v.t = gt, h = ½ gt2int2 = 2 gh, waar vt = eindspoed, g = gravitasieversnelling, t = tydsinterval, h = hoogte of afstand afgelê in die vertikale rigting.
In hierdie eksperiment word gravitasieversnelling bereken deur een van die vryvalbewegingsformules te gebruik, naamlik h = ½ gt2Die ander twee formules kan nie gebruik word nie, want in hierdie eksperiment is die finale spoed (vt) voorwerpe kan nie gemeet word nie. Om die grootte van gravitasieversnelling te bereken, word die formule verander na g = 2 uur / t2.
Eksperimentele stappe :
1. Meet die hoogte waarop die voorwerp vrylik sal val, voer dit dan in die datatabel in en analiseer die data, nommer 1.
2. Laat die voorwerp val en meet die tydsinterval vir die voorwerp om vrylik te val, voer dit dan in die datatabel in en analiseer die data, nommer 1.
3. Bereken die grootte van die gravitasieversnelling met behulp van die formule g = 2 h / t2, en voer dan die berekeningsresultate in die datatabel en data-analise, nommer 1, in.
4. Herhaal stappe 1 tot 3, en voer dan die resultate in die datatabel en data-analise in, nommers 2 en 3.
5. Bereken die gemiddelde gravitasieversnelling. As die eksperiment drie keer herhaal word, sal daar drie waardes van gravitasieversnelling wees. Tel die drie waardes bymekaar en deel deur drie. Teken jou resultate in 'n tabel aan.
Data en data-analise :
| Geen | Hoogte (meter) | Tydsinterval (sekondes) | Versnelling as gevolg van swaartekrag (m/s)2) * |
| 1 | |||
| 2 | |||
| 3 | |||
| Gemiddeld | |||
* Sluit die berekeningsproses in hierdie afdeling in
Afsluitingnie:
Stel jou gevolgtrekking gebaseer op die eksperimentele resultate wat jy verkry het, met verwysing na die eksperimentele doelwitte en teoretiese basis. Leidende vrae:
– Hoeveel gravitasieversnelling het jy deur die eksperiment verkry?
– Is die grootte van die versnelling as gevolg van swaartekrag gelyk aan of naby aan 9,8 m/s2 ?
– As die grootte van die gravitasieversnelling wat jy verkry baie verskil van 9,8 m/s2, watter dinge beïnvloed dit?
