Tyngdeacceleration

Frit fald er en tilstand, hvor genstande som sten, mønter eller frugter falder til jorden pga. tyngdekraften.

I den forbindelse kan man gøre sig nogle interessante overvejelser:
Den tilbagelagte afstand for en genstand i frit fald
Den faldende genstands faldtid
Den faldende genstands hastighed
Den faldende genstands acceleration

I dette forsøg skal vi bygge et faldtårn udstyret med sensorer, der kan registrere tyngdekraftens indvirkning på en stålkugle i frit fald.

Noter om indledende overvejelser
Forklar, hvorfor det kan være farligt at opholde sig under et træ fyldt med modne æbler.
Et æble kan falde fra træet, og det er umuligt at nå at undvige.

Forklar, hvorfor en person, der springer ud af et fly i luften, aldrig bør gøre det uden faldskærm.
Ellers falder han/hun for hurtigt til jorden og dør.

Nævn nogle hverdagshændelser, hvor tyngdekraften spiller ind.
Alt, der falder, rindende vand, bevægelse hen over jorden osv.

Byggenoter
Sørg for, at eleverne bygger faldtårnet og downloader programmet rigtigt.

Download programmet "10"

Noter om brug af modellen
Tryksensoren er monteret på bagsiden af faldtårnet. Den bruges til at udløse et forsøg med frit fald.
Den kraftfulde gribearm lukker automatisk, så den er klar til næste forsøg.
Displayet på EV3-klodsen viser faldtid.

• Sørg for, at modellen er rigtigt bygget.
• Placér modellen på et stabilt og jævnt underlag.
• Sørg for, at faldtårnet ikke ryster, når stålkuglen slippes.
• Man kan også holde tryksensoren i hånden og bruge den som fjernbetjening. På den måde undgår man at ryste faldtårnet og dermed ødelægge dataene.

Forsøg – mål

1. Åbn programmet ”10”.
2. Placér stålkuglen i den lukkede gribearm.
3. Start en test via den fri tryksensor på faldtårnet.

Dermed sker følgende:
Stålkuglen falder ned på tryksensoren i bunden af faldtårnet.
Faldtiden vises på displayet.
Den kraftfulde gribearm lukkes, og du kan gentage forsøget.
Ugyldige test resulterer i en sur smiley.
Udfør forsøget mindst tre gange.
Notér forsøgsresultaterne og faldtiderne i tabellen.
Tabellen kan evt. udvides.

Sørg for, at eleverne udfører forsøget flere gange og indtaster deres resultater i tabellen.
Fortæl dem, at deres data skal bruges i efterfølgende opgaver.

Analysér
Du kender faldhøjden d og faldtiden t.
1. Beregn stålkuglens gennemsnitlige faldhastigheder v ud fra de målte faldtider.
2. Indtast resultaterne i tabellen.
Husk: v = d/t.
Ifølge loven om faldende legemer er d = 0,5 * g * t²,
Hvor g er en naturlig konstant for tyngdeaccelerationen.
3. Løs ligningen ved at finde konstanten g.
4. Beregn tyngdeaccelerationen g ud fra de målte data fra dine forsøg.
5. Indtast de beregnede værdier for g i tabellen.

Bed eleverne om at foretage ekstra udregninger ud fra de målte værdiger.
Den beregnede hastighed er den gennemsnitlige hastighed, ikke anslagshastigheden.
Varierende målte værdier giver varierende tyngdeaccelerationsværdier. Fortæl eleverne om de mulige målingsfejl.
Fortæl eleverne, at den etablerede værdi for tyngdeaccelerationen på Jorden forudsætter frit fald i et totalt vakuum.

Gennemgå
Opsummér forsøgets resultater. Sørg for, at eleverne indtaster deres forsøgsresultater i tekstfeltet.

• Baggrund og spørgsmål (emne)
• Svar (kæd sammen)
• Sammenfatning
• Hvordan indgår resultaterne i vores hverdag?