Yerçekimi ivmesi deneyi için talimatlar
Deneyin amaçları :
– Öğrenciler deney sonuçlarına dayanarak yerçekimi ivmesinin büyüklüğünü bulabilirler.
Aletler ve malzemeler :
– İzlemeyi durdur
– Küçük taşlar (başka nesneler de kullanabilirsiniz)
– Uzunluk için cetvel veya ölçme aleti
Temel teori :
Yerçekimi ivmesi
Yerçekimi ivmesi, belirli bir yükseklikten Dünya yüzeyine doğru serbestçe düşen bir cismin maruz kaldığı ivmedir. Fizikçiler tarafından yapılan deneylere dayanarak, Dünya'nın yerçekimi ivmesinin büyüklüğü 9,8 m/s²'dir . Bu ortalama bir değerdir. Birçok farklı yerde yerçekimi ivmesinin büyüklüğü tam olarak 9,8 m/s² ile aynı olmayabilir . Hesaplamaları basitleştirmek için, bazen 9,8 m/s²'lik yerçekimi ivmesi değeri 10 m/s²'ye yuvarlanır . Yerçekimi ivmesinin yönü, Dünya'nın merkezine doğrudur veya yer yüzeyine diktir.
Serbest düşme hareketi ve yerçekimi ivmesiyle ilişkisi
Serbest düşme hareketi, bir cismin belirli bir yükseklikten yer yüzeyine doğru, başlangıç hızı olmaksızın düşmesi ve cismin 9,8 m/s²'lik sabit bir yerçekimi ivmesine maruz kalması hareketidir . İvme vektörel bir nicelik olduğundan hem büyüklüğü hem de yönü vardır. 9,8 m/s²'lik yerçekimi ivmesinin büyüklüğü, cismin hızının her 1 saniyede 9,8 m/s arttığı anlamına gelir . 2 saniye serbest düşme sonrasında cismin hızı 19,6 m/s'ye çıkar ve bu böyle devam eder. Yerçekimi ivmesinin yönü, dünyanın merkezine doğrudur.
Serbest düşen herhangi bir cismin hızı düzenli olarak artar; bu nedenle serbest düşme hareketi, düzgün ivmeli doğrusal hareketin bir örneğidir. Düzgün ivmeli doğrusal hareketle ilgili fiziksel nicelikleri (mesafe, ilk ve son hız, zaman aralığı ve ivme gibi) hesaplamak için kullanılan üç türev formülü vardır. Bu üç formül şunlardır: v t = v o + at, s = v o t + ½ at 2 , v t 2 = v o 2 + 2 as, burada v t = son hız, v o = ilk hız, a = cismin ivmesi, t = zaman aralığı, s = kat edilen mesafe, v o = ilk hızdır.
Serbest düşme, düzgün ivmeli doğrusal hareketin bir örneğidir; bu nedenle serbest düşmede kullanılan formül, yukarıdaki düzgün ivmeli doğrusal hareket formülüyle temelde aynıdır ve serbest düşme durumuna ve koşullarına göre ayarlanmıştır. Yukarıdaki üç formül, serbest düşme formülüne dönüştürülürse, v'ye dönüşecektir.t = gt, h = ½ gt2içindet2 = 2 gh, burada vt = son hız, g = yerçekimi ivmesi, t = zaman aralığı, h = yükseklik veya dikey yönde kat edilen mesafe.
Bu deneyde, yerçekimi ivmesi serbest düşme hareketine ait formüllerden biri kullanılarak hesaplanmıştır, yani: h = ½ gt2Diğer iki formül kullanılamaz çünkü bu deneyde nihai hız (v)tNesneler ölçülemez. Yerçekimi ivmesinin büyüklüğünü hesaplamak için formül şu şekilde değiştirilir: g = 2 h / t2.
Deneysel adımlar :
1. Cismin serbestçe düşeceği yüksekliği ölçün, ardından bu değeri veri tablosuna girin ve verileri analiz edin (1. madde).
2. Nesneyi bırakın ve nesnenin serbestçe düşmesi için geçen zaman aralığını ölçün, ardından bu değeri veri tablosuna girin ve verileri analiz edin (1. adım).
3. g = 2 h / t formülünü kullanarak yerçekimi ivmesinin büyüklüğünü hesaplayın.2Ardından hesaplama sonuçlarını veri tablosuna ve veri analizine (1 numaralı bölüm) girin.
4. 1 ila 3 arasındaki adımları tekrarlayın, ardından sonuçları veri tablosuna ve veri analizine (2 ve 3 numaralı adımlar) girin.
5. Ortalama yerçekimi ivmesini hesaplayın. Deney üç kez tekrarlanırsa, üç farklı yerçekimi ivmesi değeri elde edilecektir. Bu üç değeri toplayın ve üçe bölün. Sonuçlarınızı bir tabloya kaydedin.
Veri ve veri analizi :
| Yok hayır | Yükseklik (metre) | Zaman aralığı (saniye) | Yerçekimi ivmesi (m/s²)2) * |
| 1 | |||
| 2 | |||
| 3 | |||
| Ortalama | |||
* Hesaplama sürecini bu bölüme dahil edin.
Çözümn:
Deneysel amaçlara ve teorik temele atıfta bulunarak, elde ettiğiniz deneysel sonuçlara dayanarak vardığınız sonucu belirtin. Yönlendirici sorular:
– Deney sonucunda ne kadar yerçekimi ivmesi elde ettiniz?
– Yerçekimi ivmesinin büyüklüğü 9,8 m/s²'ye eşit mi yoksa ona yakın mı?2 ?
– Elde ettiğiniz yerçekimi ivmesinin büyüklüğü 9,8 m/s²'den çok farklıysa2Peki, bunu etkileyen şeyler nelerdir?
