გრავიტაციული აჩქარების ექსპერიმენტი

გრავიტაციული აჩქარების ექსპერიმენტის ინსტრუქციები

ექსპერიმენტის მიზნები :

– მოსწავლეებს შეუძლიათ გრავიტაციული აჩქარების სიდიდის გარკვევა ექსპერიმენტის შედეგების საფუძველზე.

ინსტრუმენტები და მასალები :

– წამზომი
– პატარა ქვები (შეგიძლიათ გამოიყენოთ სხვა ნივთები)
- სახაზავი ან სიგრძის საზომი ხელსაწყო

ძირითადი თეორია :

გრავიტაციის აჩქარება

გრავიტაციული აჩქარება არის აჩქარება, რომელსაც განიცდის ობიექტი გარკვეული სიმაღლიდან დედამიწის ზედაპირისკენ თავისუფლად ვარდება. ფიზიკოსების მიერ ჩატარებული ექსპერიმენტების საფუძველზე, დედამიწის გრავიტაციული აჩქარების სიდიდეა 9,8 მ/წმ2 ^. ეს საშუალო მნიშვნელობაა. გრავიტაციული აჩქარების სიდიდე რამდენიმე სხვადასხვა ადგილას შეიძლება ზუსტად არ ემთხვეოდეს 9,8 მ/წმ2-ს ^. გამოთვლების გასამარტივებლად, ზოგჯერ გრავიტაციული აჩქარების 9,8 მ/წმ2 მნიშვნელობა ^{მრგვალდება} 10 მ/წმ2-მდე ^. გრავიტაციული აჩქარების მიმართულება დედამიწის ცენტრისკენ ან დედამიწის ზედაპირის პერპენდიკულარულია.

თავისუფალი ვარდნის მოძრაობა და მისი კავშირი გრავიტაციულ აჩქარებასთან

თავისუფალი ვარდნის მოძრაობა არის ობიექტის მოძრაობა, რომელიც გარკვეული სიმაღლიდან დედამიწის ზედაპირისკენ ვარდება საწყისი სიჩქარის გარეშე და ობიექტი განიცდის 9,8 მ/წმ2 მუდმივ გრავიტაციულ აჩქარებას ^. აჩქარება ვექტორული სიდიდეა, ამიტომ მას აქვს როგორც სიდიდე, ასევე მიმართულება. გრავიტაციული აჩქარების 9,8 მ/წმ2 სიდიდე ^{ნიშნავს} , რომ ობიექტის სიჩქარე იზრდება 9,8 მ/წმ-ით ყოველ 1 წამში. 2 წამიანი თავისუფალი ვარდნის შემდეგ, ობიექტის სიჩქარე იზრდება 19,6 მ/წმ-მდე. და ა.შ. გრავიტაციული აჩქარების მიმართულება დედამიწის ცენტრისკენაა.

ნებისმიერი თავისუფლად ვარდნილი ობიექტის სიჩქარე რეგულარულად იზრდება, ამიტომ თავისუფალი ვარდნა ერთგვაროვნად აჩქარებული წრფივი მოძრაობის მაგალითია. არსებობს ერთგვაროვნად აჩქარებული წრფივი მოძრაობის სამი წარმოებული ფორმულა, რომლებიც გამოიყენება ერთგვაროვან წრფივ მოძრაობასთან დაკავშირებული ფიზიკური სიდიდეების გამოსათვლელად, როგორიცაა მანძილი, საწყისი და საბოლოო სიჩქარე, დროის ინტერვალი და აჩქარება. სამი ფორმულაა: v _t = vo _o + at, s = v o _t + ½ at ² , v _t ² = v _o ² + 2 as, სადაც v _t = საბოლოო სიჩქარე, v _o = საწყისი სიჩქარე, a = ობიექტის აჩქარება, t = დროის ინტერვალი, s = გავლილი მანძილი, v _o = საწყისი სიჩქარე.

თავისუფალი ვარდნა ერთნაირად აჩქარებული წრფივი მოძრაობის მაგალითია, ამიტომ თავისუფალ ვარდნაში გამოყენებული ფორმულა ძირითადად იგივეა, რაც ზემოთ მოცემული ერთგვაროვნად აჩქარებული წრფივი მოძრაობის ფორმულა და მორგებულია თავისუფალი ვარდნის სიტუაციასა და პირობებზე. ზემოთ მოცემული სამი ფორმულა, თავისუფალი ვარდნის ფორმულად გარდაქმნის შემთხვევაში, შეიცვლება v-ით._t = gt, h = ½ gt², ვ_t² = 2 gh, სადაც v_t = საბოლოო სიჩქარე, g = გრავიტაციული აჩქარება, t = დროის ინტერვალი, h = ვერტიკალური მიმართულებით გავლილი სიმაღლე ან მანძილი.
ამ ექსპერიმენტში, გრავიტაციული აჩქარება გამოითვლება თავისუფალი ვარდნის მოძრაობის ერთ-ერთი ფორმულის გამოყენებით, კერძოდ h = ½ გტ²დანარჩენი ორი ფორმულა არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას, რადგან ამ ექსპერიმენტში საბოლოო სიჩქარე (v_t) ობიექტების გაზომვა შეუძლებელია. გრავიტაციული აჩქარების სიდიდის გამოსათვლელად, ფორმულა იცვლება გ = 2 სთ / ტ².

ექსპერიმენტული ნაბიჯები :

1. გაზომეთ სიმაღლე, რომელზეც ობიექტი თავისუფლად დაეცემა, შემდეგ შეიყვანეთ ის მონაცემთა ცხრილში და გააანალიზეთ მონაცემები, ნომერი 1.
2. დააგდეთ ობიექტი და გაზომეთ დროის ინტერვალი, რომლის განმავლობაშიც ობიექტი თავისუფლად დაეცემა, შემდეგ შეიყვანეთ ის მონაცემთა ცხრილში და გააანალიზეთ მონაცემები, ნომერი 1.
3. გრავიტაციული აჩქარების სიდიდის გამოთვლა ფორმულის g = 2 h / t გამოყენებით², შემდეგ შეიყვანეთ გამოთვლის შედეგები მონაცემთა ცხრილსა და მონაცემთა ანალიზში, ნომერი 1.
4. გაიმეორეთ 1-დან 3-მდე ნაბიჯები, შემდეგ შეიყვანეთ შედეგები მონაცემთა ცხრილში და მონაცემთა ანალიზში, რიცხვები 2 და 3.
5. გამოთვალეთ საშუალო გრავიტაციული აჩქარება. თუ ექსპერიმენტი სამჯერ განმეორდება, გრავიტაციული აჩქარების სამი მნიშვნელობა იქნება. შეკრიბეთ სამი მნიშვნელობა და გაყავით სამზე. ჩაწერეთ თქვენი შედეგები ცხრილში.

მონაცემები და მონაცემთა ანალიზი :

* ამ განყოფილებაში ჩართეთ გამოთვლის პროცესი

დასკვნაn:

გამოთქვით თქვენი დასკვნა მიღებული ექსპერიმენტული შედეგების საფუძველზე, ექსპერიმენტის მიზნებისა და თეორიული საფუძვლების მითითებით. მიმართულების მიმცემი კითხვები:
– რამდენი გრავიტაციული აჩქარება მიიღეთ ექსპერიმენტის შედეგად?
– გრავიტაციის აჩქარების სიდიდე ტოლია თუ ახლოსაა 9,8 მ/წმ-თან?² ?
– თუ მიღებული გრავიტაციული აჩქარების სიდიდე ძალიან განსხვავდება 9,8 მ/წმ-ისგან², რა ფაქტორები ახდენს მასზე გავლენას?