向心力在Jell-O中使用大理石

作者: 东西数码出款官网

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重要概念
物理
力量
运动
离心力
圆周运动
加速度

简介
您是否曾想知道当您骑着巨大的环形反循环过山车时,您在座位上的状况如何?令人惊讶的是,它不仅仅是安全带!由于某种称为向心力的原因,你会坐在座位上。向心力实际上不仅仅是乘坐过山车的循环 – 它使卫星在轨(作者: 东西数码出款官网)道上,而你在转弯时将自行车放在自行车上!

在这个活动中,你将使用弹珠和Jell-O来研究向心力和圆周运动。大理石走哪条路?

背景
仔细观察自然界的艾萨克牛顿利用数学和科学来描述当时尚未被了解的自然现象。牛顿的运动定律今天仍在使用,这些原理可以在几乎任何移动的技术中找到。牛顿发现,对于要移动的物体,它必须由一个使其沿某个方向移动的力量起作用。运动中的物体将继续运动,直至遇到相反的力量。骑车时(作者: 东西数码出款官网)感觉到这种现象。当汽车开始移动时,由于你的身体想停留在静止的位置,所以会后退。在你移动之后,如果汽车突然停下来,你会向前晃动,因为你的身体想要以相同的速度和方向继续前进。

牛顿认识到,当物体在一个圆圈内移动(或加速)时,物体会向外移动,离开圆圈的中心。例如,当你坐在一辆汽车里并且转弯时,你的身体会从转弯的方向移动到转弯的外侧。即使你的身体想要离开转弯,使你沿着圆形路径的力量被称为向心力。

材料
•透明塑料杯,至少四个
•剪刀或单孔打孔器
•管道胶带或电工胶带
•串
•烹饪锅
•量杯
•炉子
•果冻,两种不同颜色的包装
•冰箱
•大理石,至少三个
•户外开放区域
•手电筒

准备
•使用剪刀或单孔打(作者: 东西数码出款官网)孔机,从其中一个塑料杯的顶部边缘开出约2.5厘米(1英寸)的小孔。在杯子的另一侧做第二个洞。
•在每个孔的正上方放一小块胶带或电工胶带。折叠在胶带上,使其位于杯子的外侧和内侧,但不会阻塞这些孔。这将有助于防止字符串分离。
•将绳子连接到杯子上,将绳子的一端穿过杯子顶部的一个孔,另一端连接到另一个孔。
•这杯将是你的向心力发生器。通过抓住绳子并向下拉杯子来确保绳子牢固地附着在杯子上。
•请成年人帮助您制作Jell-O。使用沸水时要小心。另外,小心不要让Jell-O溢出并弄脏任何东西。

操作步骤
•根据包装上的指示,将Jell-O的一包溶解在适量的水中。
•将Jell-O倒入另外三个塑料杯中,将每个杯子填满(作者: 东西数码出款官网)半满。
•将这些杯子放入冰箱冷藏直至果冻完全放入,大约两到三个小时。
•当Jell-O被放置时,每个杯子在杯子中心的果冻表面放置一块大理石。轻轻地将它压入果冻中,直到大理石固定并不会移动。为什么你认为水果坚果足以支撑大理石的重量是非常重要的?
•制作第二批Jell-O。为什么你认为第二批应该是与第一批不同的颜色?
•慢慢小心地将热Jell-O倒入杯中,覆盖第一层Jell-O和大理石,直到杯几乎充满,在杯的顶部留下约2.5厘米。
•将杯子放回冰箱中,直到混合物完全凝固,大约2至3小时。
•将Jell-O杯子放好后,将其中一个杯子与向心力发生器杯子内的Jell-O叠放在向心力发生器杯子(与杯子相连的杯子)中。
•将外面的堆叠杯子拿到空旷的地方。(如果向心力发生器杯子上的绳子意外断裂,您不希望在地板,墙壁和家具上留下(作者: 东西数码出款官网)Jell-O!)
•握住绳子并将头部周围的杯子转动20圈,计数每次杯子完成一个圆圈。如果你在旋转杯子的时候放开杯子,你认为他们会走向哪个方向?
•旋转20次后,停止旋转并从外杯中取出内杯。
•用大理石照亮手电筒。你能看到大理石吗?它在哪里?它如何移动?
•    提示:如果您在定位大理石时遇到困难,请尝试通过将手电筒通过杯子的背面朝向您背光来照亮大理石。
•    提示:如果大理石没动,果冻可能太牢固。首先尝试再次旋转20次,但这次更难旋转。如果大理石仍然没有移动,可以让杯子在室温下静置过夜以软化果冻或重复此活动,这次使用更多的水来制作果冻-O。
•每次一个,将向心力发生器杯中的其他Jell-O杯旋转20圈。你有没有注意到任何运动模式?弹珠总是朝着同一个方向移动吗?他们是否朝着自己认为的方向前进?他们移动了多远?
•    额外:牛顿的其他定律之一说,物体的运动与其质量之间有关系。尝试使用不同重量的小物体进行类似的活动,以查看这是否会由于向心力对物体的移动量产生影响。不是大理石,而是尝试铅钓鱼重量,豆类,宿舍,珠子等等。您是否注意到不同重量或尺寸的物体之间的运动不同?
•    额外:你挥动你的向心力发生器有多快?速度和圆周运动之间是否存在关系?尝试使用节拍器来引导您的旋转速度(作者: 东西数码出款官网),以快慢速度设置节拍器。杯子的移动速度是否比速度慢?
·      额外:有许多方法可以研究牛顿运动。尝试服用含有Jell-O的一些杯子,并与您一起弹跳以进行一些现场实验。当你把它放在秋千,滑梯,旋转木马,过山车,乘坐汽车,骑自行车或其他你想知道的地方时,大理石会发生什么?

观察和结果
在每个杯子里,大理石是从杯子的中部移动到底部的吗?

当一个物体在一个圆圈内移动或加速时,物体想要移出,远离圆的中心。如果没有向心力的推动,物体会移动成一条直线,飞出并远离圆心。例如,如果你在旋转杯子时松开了杯子,它们会直线飞离你。纺杯中的每一个大理石也想远离你,离开圆的中心,因此每个大理石都应该穿过果冻O,最后到达杯子的底部。

在这项活动中,作用在系统上的向心力由弦中的张力提供。这种力量使杯子在圆形路径中移动。这是一种“拉力”,类似(作者: 东西数码出款官网)于由于地球引力的拉动卫星如何保持在轨道上。向大理石施加“推动”向心力:由杯底提供的这种力使大理石沿着圆形路径前进,不会沿直线飞走。推动向心力也可以让你坐在一个环形的环形过山车上,当你打开你的自行车时。

清理
完成后,在取回弹珠后,将垃圾桶扔进垃圾箱!

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