Исследование зависимости силы удара падающего яблока о землю от его высоты

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

Исследование зависимости силы удара падающего яблока о землю от его высоты

Заикин Д.Ю. 1
1МОУ - "ПЛАНЕТА ДЕТСТВА"
Коробова Е.Б. 1
1МОУ - "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

1. Введение

Тема и основная задача исследования

Работа посвящена исследованию зависимости силы падающего яблока о землю от его высоты.

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

Цель исследования: провести эксперимент, по результатам которого исследовать зависимость силы падающего яблока о землю от его высоты.

Выдвигаемая гипотеза: зависимость силы падающего яблока о землю от его высоты.

Основные итоги: достижение цели исследования.

Актуальность темы исследования обосновывается тем, что у меня возник интерес в установке зависимости силы падающего яблока о землю от высоты, на которой он находился.

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 сравнительный анализ результатов исследования;

-сделать вывод по результатам исследования, описать полученные результаты.

2. Основная часть

1 глава

2.1. Обоснование темы исследования

У меня возник интерес и захотелось выяснить, как влияет высота падающего яблока на силу его удара о землю. Именно, поэтому задача моей работы – исследовать зависимость силы удара падающего яблока о землю от его высоты. Эту зависимость можно применить к любому телу, падающему с высоты.

Сила удара, развивающаяся в момент соударения падающего тела с поверхностью приземления, обусловлена массой тела и скоростью его движения. Следует помнить, что сама скорость от массы никак не зависит. Если до полета тело находится в покое, то стремительность его движения будет зависеть от высоты и ускорения свободного падения. Последняя величина зависит от уровня, на котором изначально расположен объект, но столь незначительно, что этим изменением обычно пренебрегают. Практически быстрота полета тела определяется высотой.

Для своих расчетов я применил закон сохранения энергии.

Зако́н сохране́ния эне́ргии — фундаментальный закон природы, установленный эмпирически и заключающийся в том, что для изолированной физической системы может быть введена скалярная физическая величина, являющаяся функцией параметров системы и называемая энергией, которая сохраняется с течением времени. Поскольку закон сохранения энергии относится не к конкретным величинам и явлениям, а отражает общую, применимую везде и всегда закономерность, его можно именовать не законом, а принципом сохранения энергии [2].

Сначала, в самой верхней точке своей траектории, тело обладает потенциальной энергией. По мере падения потенциальная энергия преобразовывается в кинетическую, и у самой поверхности земли непосредственно перед ударом потенциальная энергия равна нулю, а кинетическая энергия будет максимальна.

При описании превращения энергии при падении не была учтена сила сопротивления воздуха. Если учитывать также и эту силу, то часть энергии будет переходит во внутреннюю энергию тела, так как из-за сопротивления оно будет нагреваться.

2 глава

2.2. Исследование зависимости силы удара яблока о землю от высоты,

на которой оно находилось.

Для исследования зависимости силы удара яблока о землю от высоты, на которой оно находилось проведем экспериментальное исследование.

Нам понадобится оборудование: рулетка, весы кухонные.

Проведем измерение высоты яблока на дереве (приложение1) и массы данного яблока (приложение 2).

Составим таблицу:

№ опыта

Высота яблока на яблоне, м

Масса яблока, кг

Скорость яблока при ударе о землю, м/с

Время падения яблока с яблони, с

Сила удара яблока о землю, Н

h

m

v

t

F

1.

1,80

0,10

5,94

0,61

0,97

2.

2,40

0,10

6,86

0,70

0,98

3. Выполним вычисления:

а) по закону сохранения энергии потенциальная энергия тела, поднятого над землей, равна его кинетической энергии в момент удара о землю:

mgh = , отсюда скорость яблока в момент удара о землю

v1 = = = 5,94 (м/с);

v2 = = = 6,86 (м/с);

б) время падения яблока рассчитаем по формуле

h = v0t + , так как начальная скорость яблока v0 = 0, то формула примет следующий вид h = , отсюда время падения t =√

t1 =√ = √ = 0,61 (с);

t2 =√ = √ = 0,70 (с);

в) зная, что импульс силы равен изменению импульса тела, получим

Ft = mv, отсюда сила удара яблока о землю

F= = , т.к. v0 = 0, то F=

F1= = 0,97 Н;

F2= = 0,98 Н.

Заключение.

Выводы по результатам исследования

Проведя эксперимент и выполнив расчеты, можно сказать, что чем выше яблоко на яблоне, тем больше будет сила удара яблока о землю при падении.

Задача исследования – выявление зависимости силы удара яблока о землю от высоты, на которой оно находилось, – выполнена.

4. Библиографический список использованной литературы и электронных ресурсов

1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. «Физика – 10» – М.: Просвещение, 2014. с. 374.

2. Википедия. Свободная энциклопедия.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Закон_сохранения_энергии (дата обращения 30.12.2019)

5.Приложение 1

Измерение высоты яблока на яблоне

Приложение 2

Измерение массы яблока на кухонных весах

Просмотров работы: 20