Poskus gravitacijskega pospeševanja

Navodila za poskus z gravitacijskim pospeškom

Namen poskusa :

– Učenci lahko na podlagi rezultatov poskusa ugotovijo velikost gravitacijskega pospeška.

Orodja in materiali :

– Štoparica
– Majhni kamni (lahko uporabite tudi druge predmete)
– Ravnilo ali merilno orodje za dolžino

Osnovna teorija :

Pospešek gravitacije

Gravitacijski pospešek je pospešek, ki ga doživi predmet, ki prosto pada z določene višine proti Zemljini površini. Na podlagi poskusov, ki so jih izvedli fiziki, je velikost Zemljinega gravitacijskega pospeška 9,8 m/s.²To je povprečna vrednost. Pospešek zaradi gravitacije na različnih lokacijah morda ne bo natančno 9,8 m/s.²Za lažje izračunavanje vprašanj je včasih vrednost gravitacijskega pospeška 9,8 m/s.² to je zaokroženo na 10 m/s²Smer gravitacijskega pospeška je proti središču Zemlje oziroma pravokotna na površino tal.

Gibanje prostega pada in njegova povezava z gravitacijskim pospeškom

Prosti pad je gibanje predmeta, ki pada z določene višine proti površini tal brez začetne hitrosti, pri čemer predmet doživlja konstanten gravitacijski pospešek 9,8 m/s.²Pospešek je vektorska količina, zato ima tako velikost kot smer. Velikost gravitacijskega pospeška je 9,8 m/s.² To pomeni, da se hitrost objekta vsako sekundo poveča za 9,8 m/s. Po 2 sekundah prostega pada se hitrost objekta poveča na 19,6 m/s. In tako naprej. Smer gravitacijskega pospeška je proti središču Zemlje.

Hitrost katerega koli predmeta v prostem padu se enakomerno povečuje, zato je prosti pad primer enakomerno pospešenega linearnega gibanja. Obstajajo tri izpeljane formule za enakomerno pospešeno linearno gibanje, ki se uporabljajo za izračun fizikalnih količin, povezanih z enakomernim linearnim gibanjem, kot so razdalja, začetna in končna hitrost, časovni interval in pospešek. Te tri formule so: v_t = v_o + pri, s = v_o t + ½ pri²v_t² = v_o² + 2 kot, kjer je v_t = končna hitrost, v_o = začetna hitrost, a = pospešek telesa, t = časovni interval, s = prepotovana razdalja, v_o = začetna hitrost.

Prosti pad je primer enakomerno pospešenega linearnega gibanja, zato je formula, uporabljena pri prostem padu, v osnovi enaka zgornji formuli za enakomerno pospešeno linearno gibanje in je prilagojena situaciji in pogojem prostega pada. Če se zgornje tri formule pretvorijo v formulo za prosti pad, se spremenijo v v._t = gt, h = ½ gt²v_t² = 2gh, kjer je v_t = končna hitrost, g = gravitacijski pospešek, t = časovni interval, h = višina ali prepotovana razdalja v navpični smeri.
V tem poskusu se gravitacijski pospešek izračuna z uporabo ene od formul za prosti pad, in sicer h = ½ gt²Drugih dveh formul ni mogoče uporabiti, ker je v tem poskusu končna hitrost (v_t) predmetov ni mogoče izmeriti. Za izračun velikosti gravitacijskega pospeška se formula spremeni v g = 2 h / t².

Eksperimentalni koraki :

1. Izmerite višino, na kateri bo predmet prosto padel, nato pa jo vnesite v podatkovno tabelo in analizirajte podatke, številka 1.
2. Spustite predmet in izmerite časovni interval, v katerem predmet prosto pade, nato pa ga vnesite v podatkovno tabelo in analizirajte podatke, številka 1.
3. Izračunajte velikost gravitacijskega pospeška z uporabo formule g = 2h / t², nato pa rezultate izračuna vnesite v podatkovno tabelo in analizo podatkov, številka 1.
4. Ponovite korake od 1 do 3, nato pa rezultate vnesite v podatkovno tabelo in analizo podatkov, številki 2 in 3.
5. Izračunajte povprečni gravitacijski pospešek. Če poskus ponovite trikrat, bodo na voljo tri vrednosti gravitacijskega pospeška. Seštejte tri vrednosti in jih delite s tri. Rezultate zapišite v tabelo.

Podatki in analiza podatkov :

* V ta razdelek vključite postopek izračuna

Zaključekn:

Na podlagi pridobljenih eksperimentalnih rezultatov navedite svoj sklep, pri čemer se sklicujte na eksperimentalne cilje in teoretično osnovo. Vodilna vprašanja:
– Kolikšen gravitacijski pospešek ste dosegli s poskusom?
– Ali je velikost pospeška zaradi gravitacije enaka ali blizu 9,8 m/s?² ?
– Če se velikost dobljenega gravitacijskega pospeška zelo razlikuje od 9,8 m/s², katere stvari vplivajo na to?