Le lien entre la masse et la distance parcourue par une balle lorsqu'elle est relâchée 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. Faire rouler des boules 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. Par conséquent, 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 élever un côté de votre rampe. Coupez votre tube de papier d'emballage en deux dans le sens de la longueur à l'aide de 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 le ballon après avoir roulé vers le bas. La tasse ou la boîte réduit considérablement la distance parcourue, mais la balle la déplace 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 la tasse /boîte) s'arrête, puis mesurer la distance entre le bas de la rampe et son lieu de repos final. Alternativement, vous pouvez utiliser une règle de mètre pour délimiter une série d'incréments de 1 mètre à partir de la base de la rampe, puis effectuer une mesure plus précise plus tard en utilisant la règle et vos marquages existants.
Étape 2: Mesurer la masse de vos balles
Mesurez la masse de vos balles pour vous aider à interpréter vos résultats. Il est essentiel que vous ayez un jeu de balles (trois ou plus) qui ont des masses différentes. Si vous ne pouvez pas le faire avec précision, la chose la plus importante est que vous pouvez les classer du plus léger au plus lourd, mais si vous avez un ensemble de balances de cuisine, mesurez leurs masses précises et notez-les.
Étape 3 : Enregistrez vos mesures
Faites rouler chaque balle sur la rampe plusieurs fois et enregistrez la distance qui la sépare de la base de la rampe. Prendre trois mesures ou plus de chacune fournira un résultat plus fiable. Prenez vos mesures aussi précisément que possible, mais la répétition de chaque test plusieurs fois permettra de minimiser l'impact de toute erreur. Pour chaque balle, additionnez les mesures individuelles et divisez par le nombre de mesures pour trouver la moyenne. Suivez ce processus pour chacune de vos balles et enregistrez les règles dans un cahier.
Étape 4: Interprétation de vos résultats
Les résultats doivent montrer que la balle la plus lourde se déplace le plus loin avant de s'arrêter. En effet, la force de gravité dépend de la masse de l'objet qu'il tire. La gravité tire les boules sur la rampe et la force de gravité est plus importante sur les objets de plus grande masse. La force supplémentaire sur la plus grosse balle signifie qu'elle a plus d'énergie lorsqu'elle atteint le bas de la rampe et qu'elle se déplace donc plus avant de s'arrêter.
La force de friction (entre la balle et le sol) ralentit finalement le arrêt du ballon. La friction dépend également de la masse de l'objet, mais le lien entre la masse et l'accélération montré par la deuxième loi de Newton signifie également qu'il faut plus de force pour ralentir un objet plus gros. Assurez-vous que vous utilisez des balles identiques (de toutes les manières possibles) et libérez-les de la même hauteur. Assurez-vous également 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 environ deux fois plus loin avant de s'arrêter.
C'est pourquoi une bonne conception expérimentale est importante 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.
