Experiment s gravitačním zrychlením

Pokyny pro experiment s gravitačním zrychlením

Cíle experimentu :

– Studenti mohou na základě výsledků experimentu zjistit velikost gravitačního zrychlení.

Nástroje a materiály :

– Stopky
– Malé kameny (můžete použít i jiné předměty)
– Pravítko nebo měřicí nástroj na délku

Základní teorie :

Gravitační zrychlení

Gravitační zrychlení je zrychlení, kterému je vystaven objekt volně padající z určité výšky směrem k zemskému povrchu. Na základě experimentů prováděných fyziky je velikost gravitačního zrychlení Země 9,8 m/s2 ^. Jedná se o průměrnou hodnotu. Velikost gravitačního zrychlení na několika různých místech se nemusí přesně rovnat 9,8 m/s2 ^. Pro zjednodušení výpočtů se někdy hodnota gravitačního zrychlení 9,8 m/s2 ^zaokrouhluje na 10 m/s2 ^. Směr gravitačního zrychlení je směrem ke středu Země nebo kolmý k povrchu země.

Volný pád a jeho vztah k gravitačnímu zrychlení

Volný pád je pohyb objektu padajícího z určité výšky směrem k povrchu země bez počáteční rychlosti, přičemž objekt zažívá konstantní gravitační zrychlení 9,8 m/s2 ^. Zrychlení je vektorová veličina, takže má jak velikost, tak směr. Velikost gravitačního zrychlení 9,8 m/s2 ^znamená , že rychlost objektu se zvyšuje o 9,8 m/s každou 1 sekundu. Po 2 sekundách volného pádu se rychlost objektu zvýší na 19,6 m/s. A tak dále. Směr gravitačního zrychlení je směrem ke středu Země.

Rychlost jakéhokoli volně padajícího objektu se pravidelně zvyšuje, proto je volný pád příkladem rovnoměrně zrychleného lineárního pohybu. Existují tři odvozené vzorce pro rovnoměrně zrychlený lineární pohyb, které se používají k výpočtu fyzikálních veličin souvisejících s rovnoměrným lineárním pohybem, jako je vzdálenost, počáteční a konečná rychlost, časový interval a zrychlení. Tyto tři vzorce jsou: v _t = v _o + at, s = v _o t + ½ at ² , v _t ² = v _o ² + 2as, kde v _t = konečná rychlost, v _o = počáteční rychlost, a = zrychlení objektu, t = časový interval, s = ujetá vzdálenost, v _o = počáteční rychlost.

Volný pád je příkladem rovnoměrně zrychleného lineárního pohybu, proto je vzorec použitý pro volný pád v podstatě stejný jako vzorec pro rovnoměrně zrychlený lineární pohyb výše a je upraven podle situace a podmínek volného pádu. Pokud se tři výše uvedené vzorce převedou na vzorec pro volný pád, změní se na v._t = gt, h = ½ gt², v_t² = 2gh, kde v_t = konečná rychlost, g = gravitační zrychlení, t = časový interval, h = výška nebo ujetá vzdálenost ve svislém směru.
V tomto experimentu se gravitační zrychlení vypočítá pomocí jednoho z vzorců pro volný pád, a to h = ½ gt²Další dva vzorce nelze použít, protože v tomto experimentu je konečná rychlost (v_t) objekty nelze měřit. Pro výpočet velikosti gravitačního zrychlení se vzorec změní na g = 2h / t².

Experimentální kroky :

1. Změřte výšku, ze které bude objekt volně padat, poté ji zadejte do datové tabulky a analyzujte data, číslo 1.
2. Upusťte předmět a změřte časový interval, za který předmět volně spadne, poté jej zadejte do datové tabulky a analyzujte data, číslo 1.
3. Vypočítejte velikost gravitačního zrychlení pomocí vzorce g = 2h / t², poté zadejte výsledky výpočtu do datové tabulky a analýzy dat, číslo 1.
4. Opakujte kroky 1 až 3 a poté zadejte výsledky do datové tabulky a analýzy dat, čísla 2 a 3.
5. Vypočítejte průměrné gravitační zrychlení. Pokud se experiment opakuje třikrát, budou existovat tři hodnoty gravitačního zrychlení. Sečtěte tři hodnoty a vydělte třemi. Výsledky zapište do tabulky.

Data a analýza dat :

* V této části uveďte proces výpočtu

Závěrn:

Na základě získaných experimentálních výsledků uveďte svůj závěr s odkazem na experimentální cíle a teoretický základ. Úvodní otázky:
– Jak velké gravitační zrychlení jste během experimentu dosáhli?
– Je velikost gravitačního zrychlení rovna nebo blízká 9,8 m/s?² ?
– Pokud se velikost získaného gravitačního zrychlení velmi liší od 9,8 m/s², jaké věci to ovlivňují?