Исследование зависимости скорости и ускорения тела при скатывании с детской горки от ее длины

VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Исследование зависимости скорости и ускорения тела при скатывании с детской горки от ее длины

Заикин Д.Ю. 1
1МОУ - СПАС- ЗАУЛКОВСКАЯ ШКОЛА "ПЛАНЕТА ДЕТСТВА"
Коробова Е.Б. 1
1МОУ - СПАС- ЗАУЛКОВСКАЯ ШКОЛА "ПЛАНЕТА ДЕТСТВА"
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Тема и основная задача исследования

Работа посвящена исследованию зависимости скорости и ускорения тела при скатывании с горки на детской площадке от ее длины.

Проблема, обозначенная в исследовании: проведение эксперимента, обработка и анализ полученных результатов.

Цель исследования: провести эксперимент, по результатам которого исследовать зависимости скорости и ускорения тела от длины горки.

Выдвигаемая гипотеза: влияние длины горки на скорость и ускорение скатывающегося с нее тела.

Основные итоги: достижение цели исследования.

Актуальность темы исследования обосновывается тем, что у меня возник интерес в установке зависимости длины горки на скорость и ускорение скатывающегося с нее тела.

При исследовании использовались следующие методы:

- экспериментальный;

- расчетный;

- анализ полученных результатов;

- логически мыслительные операции.

Рассмотрим основные этапы работы.

Первый этап (подготовительный) включает решение следующих задач:

- выбор темы исследования;

- отбор приборов и материалов для эксперимента.

Второй этап включает решение следующих задач:

- проведение измерений по эксперименту;

- описание результатов исследования.

Третий этап предполагает последовательное решение следующих задач:

- произвести анализ результатов исследования;

- сделать вывод по результатам исследования, описать результаты.

Основная часть

1 глава

Обоснование темы исследования

При скатывании тела с детской горки оно совершает равноускоренное движение без начальной скорости.

Равноуско́ренное движе́ние — движение тела, при котором

его ускорение {\displaystyle {\vec {a}}}a постоянно по модулю и направлению[2].

Скорость при этом определяется формулой {\displaystyle {\vec {v}}(t)={\vec {v}}_{0}+{\vec {a}}t}ν=ν0 +at, где {\displaystyle {\vec {v}}_{0}} ν0 — начальная скорость тела, t{\displaystyle t} — время. При движении без начальной скорости (ν0 =0) скорость будет рассчитываться по формуле: ν=at.

Ускоре́ние (обычно обозначается латинскими буквами a

 (от лат. acceleratio) или w) — физическая величина, определяющая быстроту изменения скорости тела, то есть первая производная от скорости по времени. Ускорение является векторной величиной, показывающей, на сколько изменяется вектор скорости ν {\displaystyle {\vec {v}}} тела при его движении за единицу времени: a={\displaystyle {\vec {a}}={d{\vec {v}} \over dt}.} [3].

Горки — являются самым любимым детским развлечением. Каждый ребенок знает в каких дворах самые высокие и всегда просится именно туда.

Современные горки бывают двух видов: высокие — для школьников, пологие — для дошколят. Родители должны знать, что высокие горки не рассчитаны для детишек с небольшим весом. Скатившись с такой горки, ребенок не успеет затормозить в конце и вылетит далеко за пределы. Особую осторожность необходимо проявлять на вершине горки. Согласно статистике, самая частая и опасная причина травм на горке – падение [4].

У меня возник интерес и захотелось выяснить, какие же скорость и ускорение приобретает тело при скатывании с детской горки, и как они зависят от длины горки.

Именно поэтому задача нашей работы – исследовать зависимость скорости и ускорения скатывающегося тела от длины горки.

2 глава

Исследование зависимости скорости и ускорения скатывающегося тела от длины горки.

Необходимо рассчитать скорость и ускорение тела, скатывающего с наклонной детской горки, и выяснить зависимость скорости и ускорения скатывающегося тела от длины горки.

Для решения данной задачи проведем экспериментальное исследование. Нам понадобится оборудование: сантиметровая лента, секундомер, мяч.

Проведем измерение длины наклонной детской горки, измерим время скатывания мяча с данной горки, рассчитаем ускорение и скорость скатывающегося тела (приложение 1).

Составим таблицу:

опыта

Длина наклонной детской горки, м

Затраченное время, с

Среднее значение времени, t, с

Ускорение скатывающегося с горки тела, м/с2

Cкорость

скатывающегося с горки тела, м/с

S

t

t ср

а ср

vср

1.

2,43

1,16

1,01

4,76

4,81

2.

0,96

3.

0,94

4.

1,00

5.

0,97

Выполним вычисления:

t ср= (t 1+ t 2+ t 3+ t 4+ t 5):5= (1,16 с+0,96 с+0,94 с+1,00 с+0,97 с) :5 = 1,01 (с);

S = v0· tср + (aср · tср2)/2, так как начальная скорость v0=0 м/с, то длина

S = (aср · tср2)/2,

отсюда среднее значение ускорения:

аср = 2 S/ tср2 = 2 · 2,43 м / (1,01 с)2 = 4,76 (м/с2);

тогда скорость скатывающегося тела в конце пути:

vср=aср · tср= 4,76 м/с2 · 1,01 с = 4,81 (м/с).

Аналогично составим таблицу и выполним вычисления для другой детской горки (приложение 2):

опыта

Длина наклонной детской горки, м

Затраченное время, с

Среднее значение времени, t, с

Ускорение скатывающегося с горки тела, м/с2

Cкорость

скатывающегося с горки тела, м/с

S

t

t ср

а ср

vср

1.

2,09

0,78

0,85

5,79

4,92

2.

0,81

3.

0,84

4.

0,91

5.

0,91

t ср= (t 1+ t 2+ t 3+ t 4+ t 5):5=(0,78 с+0,81 с+0,84 с+0,91 с+ 0,91 с) :5 = 0,85 (с);

S = v0· tср + (aср · tср2)/2, так как начальная скорость v0=0 м/с, то длина

S = (aср · tср2)/2,

отсюда среднее значение ускорения:

аср = 2 S/ tср2 = 2 · 2,09 м / (0,85 с)2 = 5,79 (м/с2);

тогда скорость скатывающегося тела в конце пути:

vср=aср · tср= 5,79 м/с2 · 0,85 с = 4,81 (м/с).

3. Заключение.

Выводы по результатам исследования

Проведя эксперимент и выполнив расчеты, можно сказать, что скорость и ускорение скатывающегося тела зависят от длины наклонной горки, так как чем длиннее наклонная горка, тем меньше ускорение и скорость скатывающегося по ней тела. Расчет ускорения и скорости скатывающегося с горки тела будет тем точнее, чем больше измерений мы выполним.

Задача исследования – выявление зависимости скорости и ускорения скатывающегося тела от длины горки – выполнена.

4.Библиографический список использованной литературы и электронных ресурсов

А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. «Физика – 9» – М.: Дрофа, 2011.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%BE%D1%83%D1%81%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5 (дата обращения 25.11.2018)

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D1%81%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5 (дата обращения 25.11.2018)

https://www.johnsonsbaby.ru/safety/showground/opasnosti-na-detskoy-ploshadke-gorka (дата обращения 25.11.2018)

Приложение 1

Измерение длины наклонной детской горки.

Измерение времени скатывания мяча по детской горке.

Приложение 2

Измерение длины другой наклонной детской горки.

Измерение времени скатывания мяча по другой детской горке.

Просмотров работы: 44