Fysikrapport B
Galileo Galileis faldrende
Randers HTX 2.a
HTX 2. år
Indholdsfortegnelse
Betegnelser ........................................................................................................................................................ 2
Benævnelser ...................................................................................................................................................... 2
Teori ................................................................................................................................................................... 2
[navn fjernet] ................................................................................................................................................. 2
Forsøget ......................................................................................................................................................... 3
Hypotese ............................................................................................................................................................ 4
Forsøget ............................................................................................................................................................. 4
Materialer ...................................................................................................................................................... 4
Forsøget ......................................................................................................................................................... 4
Resultater .......................................................................................................................................................... 5
Forsøg 1 ......................................................................................................................................................... 5
Forsøg 2 ......................................................................................................................................................... 5
Forsøg 3 ......................................................................................................................................................... 5
Resultatbehandling ............................................................................................................................................ 5
Vurdering ........................................................................................................................................................... 6
Fejlkilder og vurdering ................................................................................................................................... 6
Konklusion ......................................................................................................................................................... 7
Fysikrapport B
Randers HTX 2.a [navn fjernet]’s faldrende
Side 2 af 7
Formål
Formålet ved dette forsøg er at eftervise Galileo Galileis faldrendeforsøg. Han anvendte en faldrende til at
påvise faldloven;
Betegnelser
betegner højden i starten af faldrenden (der hvor den er højest)
betegner højden over jorden hvor den slutter
h betegner den egentlige højde
s betegner strækningen som kuglen bevæger sig på
betegner den vinkel der er imellem faldrende og gulv i slutningen
g betegner tyngdeaccelerationen
t betegner den tid, kuglen brugte på at bevæge sig fra
til
via faldrenden
betegner den beregnede acceleration
betegner den målte acceleration
betegner tyngdekraften
betegner normalkraften
betegner gnidningskraften
betegner den resulterende kraft
Benævnelser
[
]=m, meter
[
]=m, meter
[h]=m, meter
[s]=m, meter
[]=, grader
[g]=
, meter pr. sekund opløftet i anden
[t]=s, sekunder
[a]=
, meter pr, sekund opløftet i anden
[F]=N, newton
Teori
[navn fjernet]
[navn fjernet] var fysiker, astronom og filosof. Han boede i Italien fra , og var blandt andet den
første til at rette en kiggert imod stjernehimlen. Ydermere eksperimenterede han med det frie fald og
lavede en lov herom. Til sidst lykkedes det ham også at lave en rigtig model for kastebevægelsen, det skrå
kast. I denne rapport vil vi kigge på hans arbejde med det frie fald.
Fysikrapport B
Randers HTX 2.a [navn fjernet]’s faldrende
Side 3 af 7
𝜑
s
h
g
𝑔 𝜑
𝜑
𝜑
Under sit arbejde fandt [navn fjernet] ud af at massen på legemet der falder, ikke har nogen indflydelse på
hvor hurtigt den falder. Legenden siger, at Galilei tog op i det skæve tårn i Pisa, hvor han testede sin
teori. Her kastede han forskellige tunge og lette ting ud, og han kunne observere at de ramte
Jorden samtidigt. Herfra fik han ideen til faldrenden, som han bestemte faldloven ud fra;
Denne vil vi undersøge i dette forsøg.
Forsøget
Hvis man kigger på faldloven ser den ud som følger;
Hvor s er strækningen, a er accelerationen objektet bevæger sig med og t er tiden objektet bruger på at
bevæge sig fra start til slut. Vi kender allerede strækningen og tiden. Derfor er det accelerationen der måles
og beregnes i dette forsøg. Da det er i forhold til faldloven vi vil eftervise, er det selvfølgelig også denne, der
anvendes til at sammenligne med;
I dette forsøg anvendes en faldrende til at påvise dette forsøg. Denne kan observeres på figuren nedenfor.
Igen kan vi se at vi kender strækningen og tiden. Ydermere kendes højden. Vinklen kendes også i form af
strækningen og højden. Denne kan findes ved hjælp af sinus. Dvs.
Derefter kan accelerationen kuglen bevæger sig med nemt findes. Tyngdeaccelerationen indtegnes. Det
sammme gøres med den acceleration kuglen bevæger sig med, sådan at der dannes en retvinklet trekant.
Fysikrapport B
Randers HTX 2.a [navn fjernet]’s faldrende
Side 4 af 7
Vinklen i den nye trekant er den samme som vinklen mellem faldrenden og gulvet. Kuglens acceleration
findes med sinus, da vi kender tyngdeacceleration og vinkel.
Dvs.
Dog er der nogle ting, der skal tages højde for i dette forsøg. Når kuglen bevæger sig på strækningen vil den
udover at være påvirket af accelerationen også være påvirket af en modsatrettet kraft, nemlig
gnidningsmodstand og en smule luftmodstand.
Hypotese
I dette forsøg forventes det, at man ved hjælp af en faldrende kan eftervise faldloven ved at kigge på den
teoretiske og beregnede acceleration. Dog forventes det også at der vil være en vis afvigelse, da forsøget
også påvirkes af andre kræfter, som fx gnidning.
Forsøget
Materialer
En faldrende
En kugle
En lineal
Et stopur
Forsøget
Vi lavede dette forsøg i tre forskellige omgange med 3 forskellige højder. I forsøg 1 havde vi højden 0,13 m.
Vi lod faldrenden stå på en skråplan, således kuglen kunne rulle af sig selv. Vi slap kuglen i toppen af
faldrenden og lod den trille ned til bunden, hvor vi stoppede den. Samtidig målte vi den tid det tog for
kuglen at komme fra toppen til bunden.
Det samme gjorde i forsøg 2 og 3 med højderne 0,225 m og 0,318 m.
Fysikrapport B
Randers HTX 2.a [navn fjernet]’s faldrende
Side 5 af 7
Resultater
Alle skemaer i dette afsnit viser alle målte, beregnede og teoretiske størrelser.
Forsøg 1
h
s
g
t
0,175 m
0,045 m
0,13 m
1,50 m
4,97
2,5 s
0,85
0,48
44 %
0,175 m
0,045 m
0,13 m
1,50 m
4,97
2,6 s
0,85
0,44
48 %
0,175 m
0,045 m
0,13 m
1,50 m
4,97
2,3 s
0,85
0,57
33 %
0,175 m
0,045 m
0,13 m
1,50 m
4,97
2,6 s
0,85
0,44
48 %
0,175 m
0,045 m
0,13 m
1,50 m
4,97
2,4 s
0,85
0,52
39 %
Forsøg 2
h
s
g
t
0,28m
0,055m
0,225m
1,50m
2,0 s
1,47
0,75
49 %
0,28m
0,055m
0,225m
1,50m
1,8 s
1,47
0,93
37 %
0,28m
0,055m
0,225m
1,50m
1,7 s
1,47
1,04
29 %
0,28m
0,055m
0,225m
1,50m
1,7 s
1,47
1,04
29 %
0,28m
0,055m
0,225m
1,50m
1,8 s
1,47
0,93
37 %
Forsøg 3
h
s
g
t
0,38m
0,065m
0,318m
1,50m
1,3 s
2,08
1,78
14 %
0,38m
0,065m
0,318m
1,50m
1,5 s
2,08
1,33
36 %
0,38m
0,065m
0,318m
1,50m
1,4 s
2,08
1,53
26 %
0,38m
0,065m
0,318m
1,50m
1,5 s
2,08
1,33
36 %
0,38m
0,065m
0,318m
1,50m
1,5 s
2,08
1,33
36 %
Resultatbehandling
Alle eksempler er fra første forsøg. (se skema under Resultater, forsøg 1).
Beregning af højde:
Fysikrapport B
Randers HTX 2.a [navn fjernet]’s faldrende
Side 6 af 7
Beregning af vinkel:
Beregning af
:
Beregning af
:
Beregning af
:
Vurdering
Fejlkilder og vurdering
I dette forsøg var der enkelte fejlkilder, der gjorde sig gældende. Blandt andet havde vi friktion i form af en
modsatrettet kraft af kuglen, som der ikke var taget højde for i dette forsøg. Dette var gnidningskraften der
påvirkede kuglen som metal mod metal. Man kunne dog have formindsket denne fejlkilde, da man ud fra
resultaterne kan se, at jo større hældning, jo mindre afvigelse, og dermed mindre gnidning. Dette er
beskrevet på figuren nedenfor.
Derudover havde vi en fejlkilde, jeg kalder for ”træk og slip”. Mathias var den der trykkede på stopuret,
imens jeg var den, der slap kuglen. Så hans reaktionstid fra jeg sagde nu til han trykkede på stopuret har
også noget at sige. Det vil sige, tiden blev en smule mindre. Især fordi der ikke var tællere med i dette
forsøg, men fordi det var lavet sådan at ham der lavede forsøget skulle observere, hvornår der skulle
trykkes på stopuret. Eksemplet nedenunder viser, hvad der sker, hvis tiden bliver mindre.
𝜑
𝐹
𝑟𝑒𝑠
𝐹
𝑁
𝐹
𝑡
𝐹
𝜇
Fysikrapport B
Randers HTX 2.a [navn fjernet]’s faldrende
Side 7 af 7
Det vil sige, at man faktisk kommet tættere på resultatet, hvis man gør tiden mindre. Derfor kan vi vurdere,
at det ikke er tiden der har udgjort den største fejlkilde – det er gnidningen.
Konklusion
Forsøget er delvist vellykket. Vi ligger og svinger mellem en afvigelse på 49-14 %. Den store afvigelse
skyldes gnidningen, der skaber en modsatrettet kraft af den resulterende. Dette kan dog til en vis grad
undgås ved at lave hældningen større, da friktionen her vil blive mindre. Men på trods af den store
afvigelse, kan vi alligevel godt se et mønster.
Jeg synes, at hvis man tager højde for, at dette forsøg blev udført på [navn fjernet]’s tid, så synes jeg godt,
man kan kalde det vellykket, da man dengang ikke havde det fine udstyr, vi har i dag.