Загальна інформація
Застосування
Сила тяжіння, що діє на тіло, визначається його масою і прискоренням вільного падіння :
Це напрямлена сила, що вказує на центр Землі. Спрощено: вона завжди діє в бік землі, у якій би точці планети ти не був.
Прискорення вільного падіння становить приблизно .
Рисунок 1: схема досліду
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Попередні знання не потрібні.
Принцип
Сила тяжіння, що діє на тіло, пропорційна його масі.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
За допомогою динамометра треба показати, що сила тяжіння, яка діє на тіло, пропорційна його масі.
Завдання
Вимірювання сили тяжіння, що діє на тіло, за допомогою динамометра.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Магнітна демонстраційна дошка PHYWE зі штативом, демо з фізики | 02150-00 | 1 |
| 2 | Торсійний динамометр, 2 Н/4 Н | 03069-03 | 1 |
| 3 | Тримач для прорізних тягарців | 02204-01 | 1 |
| 4 | Прорізний тягарець, сріблясте бронзування, 10 г | 02205-03 | 2 |
| 5 | Прорізний тягарець, сріблясте бронзування, 10 г | 02205-03 | 2 |
| 6 | Прорізний тягарець, сріблясте бронзування, 50 г | 02206-03 | 1 |
| 7 | Прорізний тягарець, сріблясте бронзування, 50 г | 02206-03 | 1 |
| 8 | Струбцина | 02014-00 | 2 |
Складання та виконання
Складання
- Скласти установку за рис. 2
- Встановити стрілку динамометра на нуль
- Навісити на тримач чотири прорізні тягарці по 10 г (різного кольору) і почепити його на динамометр
Рисунок 2
Виконання
- Силу тяжіння зчитати і записати
- Послідовно навантажувати тримач прорізними тягарцями по 50 г (різного кольору), щоразу зчитувати й записувати силу тяжіння
Опрацювання результатів (1/4)
У таблиці 1 наведено приклади значень для виконаного досліду:
Таблиця 1
Опрацювання результатів (2/4)
Графічне зображення виміряних значень (рис. 2) дає пряму, що проходить через початок координат системиFG–m.
Звідси випливає, що між силою тяжіння FGі масою m тіл, використаних у досліді,
існує пряма пропорційність:
~
Цей зв'язок рівнозначний тому, що FG/m = стала. Це підтверджує обчислення часток
(див. таблицю 1, стовпець 4). Якщо, як у таблиці 1, підставляти масу пробних тіл у кілограмах, то
середнє значення виходить приблизно таке:
Опрацювання результатів (3/4)
Отже, на тіло масою 1 кг діє сила тяжіння 9,8 Н. Або інакше: 1 Н - це сила тяжіння, що діє на тіло масою 102 г.
Значення 9,8 Н/кг відповідає прискоренню вільного падіння g. Якщо записати результат досліду у вигляді
то дістанемо окремий випадок основного закону Ньютона .
Звідси висновок: сила тяжіння надає тілу, що вільно падає, прискорення (прискорення вільного падіння).
Прискорення вільного падіння залежить від місця. Для Центральної Європи: .
Опрацювання результатів (4/4)
До цих міркувань можна повернутися під час вивчення вільного падіння в кінематиці або основного закону Ньютона. Тоді ж можна ввести й одиницю ньютон:
Під час першого знайомства зі зв'язком між силою тяжіння і масою варто обмежитися наочним формулюванням результату, наведеним вище: 1 Н - це сила тяжіння, що діє на тіло масою 102 г (наприклад, плитка шоколаду 100 г разом з упаковкою).
Рисунок 3