Le lien entre la masse et la distance parcourue par une balle lorsqu'elle est libérée d'une rampe révèle un fait clé sur la gravité et son fonctionnement. Le projet est un excellent moyen d'illustrer le lien entre la force gravitationnelle et la masse et peut être mis en place dans une salle de classe ou à la maison. Rouler des balles de différentes masses sur une rampe élevée révèle l'effet de la masse sur la distance parcourue. Ce projet simple fournit également une introduction utile à la conception d'expériences scientifiques, de sorte que la variable que vous envisagez est la seule qui affecte les résultats. Si vous cherchez un projet scientifique éclairant mais simple, étudier l'effet de la masse sur la distance parcourue par une balle est un choix fantastique.
Étape 1: Configurer l'expérience
Configurer l'expérience en élevant un côté de votre rampe. Coupez votre tube de papier d'emballage dans la moitié de la longueur en utilisant vos ciseaux pour créer une longue piste en forme de U pour vos balles. Empilez vos manuels (ou placez votre autre objet) à l'endroit que vous avez choisi pour le début de votre rampe. Assurez-vous d'avoir suffisamment d'espace devant la rampe pour permettre aux balles de rouler et de s'arrêter.
Si vous n'avez pas beaucoup d'espace, vous pouvez placer une tasse ou une petite boîte en carton à la base de la rampe, avec l'ouverture face à la rampe, de sorte qu'il attrape la balle après qu'elle roule vers le bas. La coupe ou la boîte réduit sensiblement la distance parcourue, mais la balle la bougera toujours. Vous pouvez également réduire l'élévation de votre rampe pour réduire la distance de déplacement.
Enfin, vous devez mesurer la distance parcourue par la balle. La façon la plus simple de le faire est de mesurer le ruban. Vous pouvez simplement attendre que la balle (ou le gobelet /boîte) s'arrête, puis mesurer la distance entre le bas de la rampe et son dernier lieu de repos. Vous pouvez également utiliser une règle pour marquer une série d'incréments de 1 mètre à partir de la base de la rampe, puis effectuer une mesure plus précise ultérieurement en utilisant la règle et vos marquages existants.
Étape 2: Mesurez la masse de vos balles
Mesurez la masse de vos balles pour vous aider à interpréter vos résultats. Il est crucial que vous ayez un ensemble de balles (trois ou plus) qui ont des masses différentes. Si vous ne pouvez pas le faire avec précision, le plus important est que vous puissiez les classer du plus léger au plus lourd, mais si vous avez un ensemble de balances de cuisine, mesurez leur masse précise et notez-les.
Faites rouler chaque balle sur la rampe plusieurs fois et notez à quelle distance elle se déplace depuis la base de la rampe. Prendre trois mesures ou plus de chacun fournira un résultat plus fiable. Prenez vos mesures aussi précisément que possible, mais répéter chaque test plusieurs fois aidera à minimiser l'impact de toute erreur. Pour chaque boule, ajoutez les mesures individuelles ensemble et divisez par le nombre de mesures pour trouver la moyenne. Passez par ce processus pour chacune de vos balles et enregistrez les règles dans un cahier.
Étape 4: Interprétation des résultats
Les résultats devraient montrer que la balle la plus lourde se déplace le plus loin avant de s'arrêter. C'est parce que la force de gravité dépend de la masse de l'objet qu'il tire. La gravité tire les balles sur la rampe et la force de gravité est plus grande sur les objets de plus grande masse. La force supplémentaire sur la plus grande balle signifie qu'elle a plus d'énergie quand elle arrive au bas de la rampe et par conséquent voyage plus avant de s'arrêter.
La force de frottement (entre la balle et le sol) finit par ralentir balle à un arrêt. Le frottement dépend aussi de la masse de l'objet, mais le lien entre la masse et l'accélération montré par la deuxième loi de Newton signifie aussi qu'il faut plus de force pour ralentir un objet plus gros. Assurez-vous que vous utilisez des balles identiques (de toutes les façons possibles) et libérez-les de la même hauteur. Aussi, assurez-vous qu'ils roulent sur le même matériau tout au long de leur voyage, et ces effets devraient s'annuler. Un objet deux fois plus lourd devrait rouler deux fois plus loin avant de s'arrêter.
C'est pourquoi un bon plan expérimental est important car toute autre différence entre les tests pourrait affecter vos résultats. Idéalement, la seule différence entre vos tests devrait être la masse de la balle.
