Il legame tra la massa e la distanza percorsa da una palla quando rilasciato da una rampa rivela un fatto chiave sulla gravità e su come funziona. Il progetto è un ottimo modo per illustrare il legame tra forza gravitazionale e massa e può essere impostato in classe o a casa. Rotolando palle di diverse masse su una rampa elevata si rivela l'effetto della massa sulla distanza percorsa. Questo semplice progetto fornisce anche una utile introduzione alla progettazione di esperimenti scientifici, quindi la variabile che stai considerando è l'unica che influisce sui risultati. Se stai cercando un progetto scientifico illuminante ma diretto, indagare l'effetto della massa sulla distanza percorsa da una palla è una scelta fantastica.
Passaggio 1: impostare l'esperimento
Configurare l'esperimento elevando un lato della rampa. Taglia il tuo tubo di carta da imballaggio a metà longitudinalmente usando le tue forbici per creare una lunga traccia a forma di U per le tue palle. Impila i tuoi libri di testo (o metti l'altro oggetto) nel luogo che hai scelto per l'inizio della rampa. Assicurati di avere molto spazio davanti alla rampa per consentire alle palline di rotolare e fermarti.
Se non hai molto spazio, puoi mettere una tazza o una piccola scatola di cartone alla base della rampa, con l'apertura rivolta verso la rampa, così prende la palla dopo che rotola giù. La tazza o la scatola riducono sostanzialmente la distanza percorsa, ma la palla continuerà a spostarla. In alternativa, riduci l'altezza della rampa per ridurre la distanza di viaggio.
Infine, devi misurare la distanza percorsa dalla palla. Il modo più semplice per farlo è con il metro a nastro. Puoi semplicemente aspettare che la palla (o tazza /scatola) si fermi e quindi misurare la distanza dal fondo della rampa al suo luogo di riposo finale. In alternativa, puoi utilizzare un righello del misuratore per contrassegnare una serie di incrementi di 1 metro dalla base della rampa, quindi effettuare una misurazione più precisa utilizzando in seguito il righello e i segni esistenti.
Passaggio 2: Misura la massa delle tue palle
Misura la massa delle tue palle per aiutarti a interpretare i risultati. È fondamentale avere una serie di palle (tre o più) con masse diverse. Se non riesci a farlo con precisione, la cosa più importante è che puoi classificarli dal più leggero al più pesante, ma se hai una serie di bilance da cucina, misura le loro masse precise e prendine nota.
Fai rotolare ogni palla lungo la rampa più volte e registra quanto viaggia lontano dalla base della rampa. Prendendo tre o più misure di ciascuno fornirà un risultato più affidabile. Prendi le tue misure nel modo più preciso possibile, ma ripetere più volte ogni test aiuterà a minimizzare l'impatto di eventuali errori. Per ogni palla, aggiungi le singole misure insieme e dividi per il numero di misurazioni per trovare la media. Passa attraverso questo processo per ciascuna delle tue palle e registra le regole in un taccuino.
Passaggio 4: Interpretazione dei risultati
I risultati dovrebbero mostrare che la palla più pesante viaggia più lontana prima di fermarsi. Questo perché la forza di gravità dipende dalla massa dell'oggetto che sta tirando. La gravità trascina le palle giù dalla rampa e la forza di gravità è maggiore su oggetti di massa più grande. La forza extra sulla palla più grande significa che ha più energia quando arriva al fondo della rampa e di conseguenza viaggia di più prima di fermarsi.
La forza di attrito (tra la palla e il terreno) alla fine rallenta palla fino a fermarsi. L'attrito dipende anche dalla massa dell'oggetto, ma il legame tra massa e accelerazione mostrato dalla seconda legge di Newton significa anche che ci vuole più forza per rallentare un oggetto più grande. Assicurati di utilizzare palline identiche (in ogni modo possibile) e rilasciale dalla stessa altezza. Inoltre, assicurati che rotolino sullo stesso materiale per tutto il loro viaggio, e questi effetti dovrebbero annullarsi. Un oggetto due volte più pesante dovrebbe rotolare all'incirca il doppio prima di fermarsi.
Ecco perché una buona progettazione sperimentale è importante perché qualsiasi altra differenza tra i test potrebbe influire sui risultati. Idealmente, l'unica differenza tra i tuoi test dovrebbe essere la massa della palla.
