Інструкцыі па эксперыменце з гравітацыйным паскарэннем
Мэты эксперыменту :
– Вучні могуць высветліць велічыню гравітацыйнага паскарэння, зыходзячы з вынікаў эксперыменту.
Інструменты і матэрыялы :
– Секундамер
– Дробныя камяні (можна выкарыстоўваць і іншыя прадметы)
– Лінейка або вымяральны інструмент для даўжыні
Асноўная тэорыя :
Паскарэнне гравітацыі
Гравітацыйнае паскарэнне — гэта паскарэнне, якое адчувае аб'ект, які свабодна падае з пэўнай вышыні да паверхні Зямлі. Згодна з эксперыментамі, праведзенымі фізікамі, велічыня гравітацыйнага паскарэння Зямлі складае 9,8 м/с2 . Гэта сярэдняе значэнне. Велічыня гравітацыйнага паскарэння ў розных месцах можа не зусім супадаць з 9,8 м/с2 . Для спрашчэння разлікаў часам значэнне гравітацыйнага паскарэння 9,8 м/с2 акругляецца да 10 м/с2 . Кірунак гравітацыйнага паскарэння накіраваны да цэнтра Зямлі або перпендыкулярна паверхні зямлі.
Рух у свабодным падзенні і яго сувязь з гравітацыйным паскарэннем
Рух у свабодным падзенні — гэта рух аб'екта, які падае з пэўнай вышыні да паверхні зямлі без пачатковай хуткасці, прычым аб'ект адчувае пастаяннае гравітацыйнае паскарэнне 9,8 м/с2 . Паскарэнне — гэта вектарная велічыня, таму яна мае як велічыню, так і кірунак. Велічыня гравітацыйнага паскарэння 9,8 м/с2 азначае , што хуткасць аб'екта павялічваецца на 9,8 м/с кожную 1 секунду. Пасля 2 секунд свабоднага падзення хуткасць аб'екта павялічваецца да 19,6 м/с. І гэтак далей. Кірунак гравітацыйнага паскарэння — да цэнтра Зямлі.
Хуткасць любога аб'екта, які свабодна падае, рэгулярна павялічваецца, таму рух у свабодным падзенні з'яўляецца прыкладам раўнамерна паскоранага лінейнага руху. Існуюць тры вытворныя формулы раўнамерна паскоранага лінейнага руху, якія выкарыстоўваюцца для вылічэння фізічных велічынь, звязаных з раўнамерным лінейным рухам, такіх як адлегласць, пачатковая і канчатковая хуткасць, інтэрвал часу і паскарэнне. Гэтыя тры формулы: v t = v o + at, s = v o t + ½ at 2 , v t 2 = v o 2 + 2as, дзе v t = канчатковая хуткасць, v o = пачатковая хуткасць, a = паскарэнне аб'екта, t = інтэрвал часу, s = пройдзеная адлегласць, v o = пачатковая хуткасць.
Свабоднае падзенне — гэта прыклад раўнамерна паскоранага лінейнага руху, таму формула, якая выкарыстоўваецца ў свабодным падзенні, у асноўным такая ж, як і формула для раўнамерна паскоранага лінейнага руху вышэй, і адаптуецца да сітуацыі і ўмоў свабоднага падзення. Тры вышэйзгаданыя формулы, калі іх пераўтварыць у формулу свабоднага падзення, зменяцца на v.t = gt, h = ½ gt2, сt2 = 2gh, дзе vt = канчатковая хуткасць, g = паскарэнне гравітацыйнага вагі, t = інтэрвал часу, h = вышыня або пройдзеная адлегласць у вертыкальным кірунку.
У гэтым эксперыменце гравітацыйнае паскарэнне вылічваецца з дапамогай адной з формул руху свабоднага падзення, а менавіта h = ½ gt2Дзве іншыя формулы нельга выкарыстоўваць, бо ў гэтым эксперыменце канчатковая хуткасць (vt) аб'екты нельга вымераць. Каб вылічыць велічыню гравітацыйнага паскарэння, формула змяняецца на g = 2 гадзіны / t2.
Эксперыментальныя этапы :
1. Вымерайце вышыню, на якой аб'ект будзе свабодна падаць, затым увядзіце яе ў табліцу дадзеных і прааналізуйце дадзеныя, нумар 1.
2. Кіньце прадмет і вымерайце прамежак часу, за які прадмет свабодна ўпадзе, затым унясіце яго ў табліцу дадзеных і прааналізуйце дадзеныя, нумар 1.
3. Вылічыце велічыню гравітацыйнага паскарэння, выкарыстоўваючы формулу g = 2h / t2, затым увядзіце вынікі разлікаў у табліцу дадзеных і аналіз дадзеных, нумар 1.
4. Паўтарыце крокі з 1 па 3, затым увядзіце вынікі ў табліцу дадзеных і аналіз дадзеных, нумары 2 і 3.
5. Вылічыце сярэдняе гравітацыйнае паскарэнне. Калі эксперымент паўтарыць тры разы, атрымаецца тры значэнні гравітацыйнага паскарэння. Складзіце тры значэнні і падзяліце на тры. Запішыце вынікі ў табліцу.
Дадзеныя і аналіз дадзеных :
| няма | Вышыня (метры) | Інтэрвал часу (секунды) | Паскарэнне сілы цяжару (м/с2) * |
| 1 | |||
| 2 | |||
| 3 | |||
| Сярэдні | |||
* Уключыце працэс разліку ў гэты раздзел
Высновап:
Зрабіце выснову на аснове атрыманых эксперыментальных вынікаў, спасылаючыся на эксперыментальныя мэты і тэарэтычную базу. Асноўныя пытанні:
– Якое гравітацыйнае паскарэнне вы атрымалі ў выніку эксперыменту?
– Ці роўная велічыня паскарэння сілы цяжару 9,8 м/с або блізкая да яе?2 ?
– Калі велічыня атрыманага гравітацыйнага паскарэння вельмі адрозніваецца ад 9,8 м/с2, якія рэчы на гэта ўплываюць?
