Experiment med gravitationsacceleration

Instruktioner för experimentet med gravitationsacceleration

Experimentets mål :

– Eleverna kan bestämma storleken på gravitationsaccelerationen baserat på experimentets resultat.

Verktyg och material :

– Stoppur
– Små stenar (du kan använda andra föremål)
– Linjal eller mätverktyg för längd

Grundläggande teori :

Tyngdaccelerationen

Gravitationsaccelerationen är den acceleration som ett föremål upplever när det faller fritt från en viss höjd mot jordytan. Baserat på experiment utförda av fysiker är storleken på jordens gravitationsacceleration 9,8 m/s2 ^. Detta är ett medelvärde. Storleken på gravitationsaccelerationen på flera olika platser kanske inte är exakt densamma som 9,8 m/s2 ^{. För att förenkla beräkningarna avrundas} ibland värdet på gravitationsaccelerationen på 9,8 m/s2 till 10 m/s2 ^. Gravitationsaccelerationens riktning är mot jordens centrum eller vinkelrät mot markytan.

Fritt fall och dess relation till gravitationsacceleration

Fritt fall är rörelsen av ett objekt som faller från en viss höjd mot markytan utan initial hastighet och objektet upplever en konstant gravitationsacceleration på 9,8 m/s² ^. Accelerationen är en vektorstorhet, så den har både magnitud och riktning. Storleken på gravitationsaccelerationen på 9,8 m/s² ^innebär att objektets hastighet ökar med 9,8 m/s var sekund. Efter fritt fall i 2 sekunder ökar objektets hastighet till 19,6 m/s. Och så vidare. Riktningen för gravitationsaccelerationen är mot jordens centrum.

Hastigheten hos alla fritt fallande objekt ökar regelbundet, därför är fritt fall-rörelse ett exempel på likformigt accelererad linjär rörelse. Det finns tre derivatformler för likformigt accelererad linjär rörelse som används för att beräkna fysikaliska storheter relaterade till likformig linjär rörelse, såsom avstånd, initial- och sluthastighet, tidsintervall och acceleration. De tre formlerna är: v _t = v _o + at, s = v _o t + ½ at ² , v _t ² = v _o ² + 2 as, där v _t = sluthastighet, v _o = initialhastighet, a = objektets acceleration, t = tidsintervall, s = tillryggalagd sträcka, v _o = initialhastighet.

Fritt fall är ett exempel på likformigt accelererad linjär rörelse, därför är formeln som används i fritt fall i princip densamma som formeln för likformigt accelererad linjär rörelse ovan, och är anpassad till situationen och förhållandena för fritt fall. De tre formlerna ovan, om de omvandlas till en formel för fritt fall, kommer att ändras till v._t = gt, h = ½ gt²i_t² = 2 gh, där v_t = sluthastighet, g = gravitationsacceleration, t = tidsintervall, h = höjd eller tillryggalagd sträcka i vertikal riktning.
I detta experiment beräknas gravitationsaccelerationen med hjälp av en av formlerna för fritt fall, nämligen h = ½ gt²De andra två formlerna kan inte användas eftersom sluthastigheten (v) i detta experiment_t) objekt kan inte mätas. För att beräkna gravitationsaccelerationens storlek ändras formeln till g = 2 timmar / t².

Experimentella steg :

1. Mät höjden på vilken objektet kommer att falla fritt, ange sedan den i datatabellen och analysera data, nummer 1.
2. Släpp föremålet och mät tidsintervallet för föremålet att falla fritt, ange sedan tidsintervallet i datatabellen och analysera data, nummer 1.
3. Beräkna gravitationsaccelerationens storlek med formeln g = 2 h / t², och ange sedan beräkningsresultaten i datatabellen och dataanalysen, nummer 1.
4. Upprepa steg 1 till 3 och ange sedan resultaten i datatabellen och dataanalysen, nummer 2 och 3.
5. Beräkna den genomsnittliga gravitationsaccelerationen. Om experimentet upprepas tre gånger kommer det att finnas tre värden för gravitationsaccelerationen. Addera de tre värdena och dividera med tre. Anteckna dina resultat i en tabell.

Data och dataanalys :

* Inkludera beräkningsprocessen i detta avsnitt

Slutsatsn:

Formulera din slutsats baserat på de experimentella resultaten du erhållit, med hänvisning till de experimentella målen och den teoretiska grunden. Vägledande frågor:
– Hur mycket gravitationsacceleration fick du genom experimentet?
– Är tyngdaccelerationens storlek lika med eller nära 9,8 m/s² ?
– Om storleken på den gravitationsacceleration du får skiljer sig mycket från 9,8 m/s², vilka saker påverkar det?