Tyngdacceleration

Fritt fall beskriver ett tillstånd där föremål som stenbitar, mynt eller fallfrukt faller mot jorden på grund av gravitationen.

Några exempel på intressanta frågeställningar här är:
avståndet som ett föremål färdas i fritt fall,
hur länge ett föremål faller innan det når marken,
hastigheten med vilken ett föremål faller,
hur snabbt ett föremål accelererar.

I följande experiment ska eleverna bland annat bygga ett falltorn utrustat med lämpliga sensorer för att observera hur fenomenet gravitation påverkar en stålkula i fritt fall.

Inledande frågeställningar
Förklara varför det är farligt att sitta under ett träd som är fullt med mogna äpplen.
Äpplen kan falla till marken, och det är omöjligt att reagera tillräckligt snabbt för att hinna undan.

Förklara varför en person som hoppar ut ur ett flygplan på hög höjd behöver en fallskärm.
Eftersom personen annars skulle falla för snabbt och krossas vid nedslaget.

Nämn några företeelser från vardagen där gravitationen har betydelse.
Allt som faller, rinnande vatten, att förflytta sig/springa över jordens yta o.s.v.

Bygganteckningar
Se till att eleverna bygger falltornet på rätt sätt och hämtar programmet som tillhandahålls utan problem.

Ladda ner program ”10”

Anteckningar om hur modellen används
Trycksensorn monteras på baksidan av falltornet. Det används för att utlösa ett fallexperiment.
Gripklon sluts automatiskt i nästa experiment.
På EV3-enhetens display visas falltiden.

• Se till att modellen har byggts på rätt sätt.
• Ställ modellen stadigt på en slät och jämn yta.
• Se till att tornet inte skakar när kulan släpps.
• Trycksensorn kan även hållas och användas som en manuell fjärrkontroll om det behövs. På så sätt undviker du att skapa tornet, vilket kan resultera i felaktiga tester.

Experimentera – mäta

1. Starta Program "10"
2. Placera kulan i den slutna gripklon.
3. Starta ett test med falltornet där du håller trycksensorn fritt.

Följande händer:
Kulan faller ned på trycksensorn vid foten av falltornet.
Falltiden visas på displayen.
Gripklon sluts och du kan nu upprepa experimentet.
Ogiltiga testresultat resulterar i ett buttert ansikte.
Utför experimentet minst tre gånger.
Registrera siffrorna och falltiderna från experimentet i tabellen. Utvidga tabellen om det behövs.

Se till att eleverna upprepar experimentet flera gånger och att de fyller i resultaten i tabellen som visas.
Förklara för eleverna att deras registrerade mätresultat kommer att användas i senare uppgifter.

Analysera
Du känner till fallavståndet d och falltiderna t.

1. Använd de uppmätta falltiderna och beräkna den genomsnittliga hastigheten v för den fallande kulan.
2. Fyll i resultaten i tabellen.
   Kom ihåg: v = d/t.
   Enligt lagen om fallande kroppar är: d = 0,5 * g * t².
   g är en naturlig konstant som betecknar gravitationsacceleration.
3. Lös ekvationen från lagen om fallande kroppar för g.
4. Beräkna tyngdaccelerationen (g) baserat på de uppmätta värdena från dina experiment.
5. Fyll i de beräknade värdena för g i tabellen.

Uppmuntra eleverna att utföra fler beräkningar med hjälp av de uppmätta värdena.
Den beräknade hastigheten är den genomsnittliga hastigheten och inte anslagshastigheten.
Olika uppmätta värden resulterar i olika värden för tyngdaccelerationen. Förklara för eleverna vilka mätfel som kan uppstå.
Förklara för eleverna att det fastställda värdet för tyngdaccelerationen på jorden förutsätter fritt fall i ett perfekt vakuum.

Repetera
Sammanfatta kortfattat resultatet av ditt experiment. Rapportera vad du har lärt dig.

• Bakgrund och fråga (ämne)
• Svar (gör kopplingar)
• Slutsatser
• Hur det kan kopplas till vår vardag (var ser eller använder vi sådant som vi har sett i vardagen)?