Experiment s gravitačným zrýchlením

Pokyny pre experiment s gravitačným zrýchlením

Ciele experimentu :

– Študenti môžu na základe výsledkov experimentu zistiť veľkosť gravitačného zrýchlenia.

Nástroje a materiály :

– Stopky
– Malé kamene (môžete použiť aj iné predmety)
– Pravítko alebo meradlo na dĺžku

Základná teória :

Gravitačné zrýchlenie

Gravitačné zrýchlenie je zrýchlenie, ktorému je vystavený objekt voľne padajúci z určitej výšky smerom k zemskému povrchu. Na základe experimentov vykonaných fyzikmi je veľkosť gravitačného zrýchlenia Zeme 9,8 m/s2 ^. Ide o priemernú hodnotu. Veľkosť gravitačného zrýchlenia na niekoľkých rôznych miestach nemusí byť úplne rovnaká ako 9,8 m/s2 ^{. Pre zjednodušenie výpočtov sa} niekedy hodnota gravitačného zrýchlenia 9,8 m/s2 zaokrúhľuje na 10 m/s2 ^. Smer gravitačného zrýchlenia je smerom do stredu Zeme alebo kolmý na povrch Zeme.

Voľný pád a jeho vzťah k gravitačnému zrýchleniu

Voľný pád je pohyb objektu padajúceho z určitej výšky smerom k povrchu zeme bez počiatočnej rýchlosti, pričom objekt zažíva konštantné gravitačné zrýchlenie 9,8 m/s2 ^. Zrýchlenie je vektorová veličina, takže má veľkosť aj smer. Veľkosť gravitačného zrýchlenia 9,8 m/s2 ^znamená , že rýchlosť objektu sa zvyšuje o 9,8 m/s každú 1 sekundu. Po 2 sekundách voľného pádu sa rýchlosť objektu zvýši na 19,6 m/s. A tak ďalej. Smer gravitačného zrýchlenia je smerom do stredu Zeme.

Rýchlosť akéhokoľvek voľne padajúceho objektu sa pravidelne zvyšuje, preto je voľný pád príkladom rovnomerne zrýchleného lineárneho pohybu. Existujú tri odvodené vzorce pre rovnomerne zrýchlený lineárny pohyb, ktoré sa používajú na výpočet fyzikálnych veličín súvisiacich s rovnomerným lineárnym pohybom, ako je vzdialenosť, počiatočná a konečná rýchlosť, časový interval a zrýchlenie. Tieto tri vzorce sú: v _t = v _o + pri, s = v _o t + ½ pri ² , v _t ² = v _o ² + 2as, kde v _t = konečná rýchlosť, v _o = počiatočná rýchlosť, a = zrýchlenie objektu, t = časový interval, s = prejdená vzdialenosť, v _o = počiatočná rýchlosť.

Voľný pád je príkladom rovnomerne zrýchleného lineárneho pohybu, preto je vzorec použitý pri voľnom páde v podstate rovnaký ako vzorec pre rovnomerne zrýchlený lineárny pohyb uvedený vyššie, ale je upravený podľa situácie a podmienok voľného pádu. Tri vyššie uvedené vzorce, ak sa prevedú na vzorec pre voľný pád, sa zmenia na v._t = gt, h = ½ gt², v_t² = 2gh, kde v_t = konečná rýchlosť, g = gravitačné zrýchlenie, t = časový interval, h = výška alebo prejdená vzdialenosť vo vertikálnom smere.
V tomto experimente sa gravitačné zrýchlenie vypočíta pomocou jedného zo vzorcov pre voľný pád, a to h = ½ gt². Ostatné dva vzorce nemožno použiť, pretože v tomto experimente konečná rýchlosť (v_t) objekty nemožno merať. Na výpočet veľkosti gravitačného zrýchlenia sa vzorec zmení na g = 2h / t².

Experimentálne kroky :

1. Zmerajte výšku, z ktorej bude predmet voľne padať, potom ju zadajte do tabuľky údajov a analyzujte údaje, číslo 1.
2. Pustite predmet a zmerajte časový interval, počas ktorého predmet voľne spadne, potom ho zadajte do tabuľky údajov a analyzujte údaje, číslo 1.
3. Vypočítajte veľkosť gravitačného zrýchlenia pomocou vzorca g = 2h / t², potom zadajte výsledky výpočtu do tabuľky údajov a analýzy údajov, číslo 1.
4. Zopakujte kroky 1 až 3 a potom zadajte výsledky do tabuľky údajov a analýzy údajov, čísla 2 a 3.
5. Vypočítajte priemerné gravitačné zrýchlenie. Ak experiment zopakujete trikrát, získate tri hodnoty gravitačného zrýchlenia. Sčítajte tri hodnoty a vydeľte tromi. Výsledky zaznamenajte do tabuľky.

Dáta a analýza dát :

* V tejto časti uveďte proces výpočtu

Závern:

Na základe získaných experimentálnych výsledkov uveďte svoj záver s odkazom na experimentálne ciele a teoretický základ. Vodiace otázky:
– Aké veľké gravitačné zrýchlenie ste dosiahli počas experimentu?
– Je veľkosť zrýchlenia v dôsledku gravitácie rovná alebo blízka 9,8 m/s?² ?
– Ak sa veľkosť získaného gravitačného zrýchlenia veľmi líši od 9,8 m/s², aké veci to ovplyvňujú?