Gravitacinio pagreičio eksperimento instrukcijos
Eksperimento tikslai :
– Remdamiesi eksperimento rezultatais, mokiniai gali sužinoti gravitacinio pagreičio dydį.
Įrankiai ir medžiagos :
– Chronometras
– Maži akmenukai (galite naudoti kitus daiktus)
- Liniuotė arba matavimo įrankis ilgiui matuoti
Pagrindinė teorija :
Gravitacijos pagreitis
Gravitacinis pagreitis yra pagreitis, kurį patiria objektas, laisvai krintantis iš tam tikro aukščio Žemės paviršiaus link. Remiantis fizikų atliktais eksperimentais, Žemės gravitacinio pagreičio dydis yra 9,8 m/s2 . Tai yra vidutinė vertė. Gravitacinio pagreičio dydis keliose skirtingose vietose gali nesutapti su 9,8 m/s2 . Siekiant supaprastinti skaičiavimus, kartais gravitacinio pagreičio vertė, lygi 9,8 m/s2 , suapvalinama iki 10 m/s2 . Gravitacinio pagreičio kryptis yra link Žemės centro arba statmena žemės paviršiui.
Laisvo kritimo judėjimas ir jo ryšys su gravitaciniu pagreičiu
Laisvo kritimo judėjimas yra objekto judėjimas, krentantis iš tam tikro aukščio link žemės paviršiaus be pradinio greičio, ir objektas patiria pastovų 9,8 m/s2 gravitacinį pagreitį . Pagreitis yra vektorinis dydis, todėl jis turi ir dydį, ir kryptį. Gravitacinio pagreičio dydis 9,8 m/s2 reiškia , kad objekto greitis padidėja 9,8 m/s kas 1 sekundę. Po 2 sekundžių laisvo kritimo objekto greitis padidėja iki 19,6 m/s. Ir taip toliau. Gravitacinio pagreičio kryptis yra Žemės centro link.
Bet kurio laisvai krintančio objekto greitis nuolat didėja, todėl laisvas kritimas yra tolygiai greitėjančio tiesiaeiginio judėjimo pavyzdys. Yra trys tolygiai greitėjančio tiesiaeiginio judėjimo išvestinės formulės, kurios naudojamos apskaičiuoti su tolygiu tiesiaeiginiu judėjimu susijusius fizikinius dydžius, tokius kaip atstumas, pradinis ir galutinis greitis, laiko intervalas ir pagreitis. Šios trys formulės yra: vt = v0 + at , s = v0t + ½ at 2 , vt2 = v02 + 2as, kur vt = galutinis greitis, v0 = pradinis greitis, a = objekto pagreitis, t = laiko intervalas, s = nueitas atstumas, v0 = pradinis greitis.
Laisvas kritimas yra tolygiai greitėjančio tiesiaeiginio judėjimo pavyzdys, todėl laisvo kritimo formulė iš esmės yra tokia pati kaip aukščiau pateikta tolygiai greitėjančio tiesiaeiginio judėjimo formulė ir yra pritaikyta prie laisvo kritimo situacijos ir sąlygų. Tris aukščiau pateiktas formules, pavertus laisvo kritimo formule, jos pasikeis į v.t = gt, h = ½ gt2įt2 = 2 g h, kur vt = galutinis greitis, g = gravitacinis pagreitis, t = laiko intervalas, h = aukštis arba nuvažiuotas atstumas vertikalia kryptimi.
Šiame eksperimente gravitacinis pagreitis apskaičiuojamas naudojant vieną iš laisvojo kritimo judėjimo formulių, būtent h = ½ gt2Kitų dviejų formulių negalima naudoti, nes šiame eksperimente galutinis greitis (vt) objektų negalima išmatuoti. Norint apskaičiuoti gravitacinio pagreičio dydį, formulė pakeičiama į g = 2 val. / t2.
Eksperimentiniai žingsniai :
1. Išmatuokite aukštį, kuriame objektas laisvai kris, tada įveskite jį į duomenų lentelę ir išanalizuokite duomenis, numeris 1.
2. Numeskite objektą ir išmatuokite laiką, per kurį objektas laisvai krenta, tada įveskite jį į duomenų lentelę ir išanalizuokite duomenis, numeris 1.
3. Apskaičiuokite gravitacinio pagreičio dydį pagal formulę g = 2 h / t2, tada įveskite skaičiavimo rezultatus į duomenų lentelę ir duomenų analizę, numeris 1.
4. Pakartokite 1–3 veiksmus, tada rezultatus įveskite į duomenų lentelę ir duomenų analizės 2 ir 3 punktus.
5. Apskaičiuokite vidutinį gravitacinį pagreitį. Jei eksperimentas pakartotas tris kartus, bus gautos trys gravitacinio pagreičio vertės. Sudėkite tris vertes ir padalykite iš trijų. Rezultatus užrašykite lentelėje.
Duomenys ir duomenų analizė :
| Ne | Aukštis (metrais) | Laiko intervalas (sekundėmis) | Pagreitis dėl gravitacijos (m/s2) * |
| 1 | |||
| 2 | |||
| 3 | |||
| Vidutinis | |||
* Šiame skyriuje įtraukite skaičiavimo procesą
Išvadan:
Remdamiesi gautais eksperimentiniais rezultatais, suformuluokite savo išvadą, nurodydami eksperimentinius tikslus ir teorinį pagrindą. Pagrindiniai klausimai:
– Kokį gravitacinį pagreitį gavote eksperimento metu?
– Ar gravitacijos pagreičio dydis yra lygus arba artimas 9,8 m/s?2 ?
– Jei gautas gravitacinio pagreičio dydis labai skiriasi nuo 9,8 m/s2, kokie dalykai tam daro įtaką?
