Rapport 29april_friefald_afleveret - martin theill johansen

© Martin Johansen
2.u – TGV
Afleveret 29. april 2002
Formål:
Vi skulle selv vælge et emne at beskæftige os med og dermed også selv lave forsøgsopstilling mm. Mit
2
formål blev at eftervise tyngdeaccelerationens størrelse – i Danmark har den størrelsen 9,82 m s - og
dermed at skulle udføre et forsøg omkring det frie fald af et legeme.
Teori:
Den første moderne teori for gravitationen, tyngdekraften, blev fremsat af Newton. Han kaldte det
loven om den universelle gravitation eller massetiltrækning. Loven siger, at ethvert objekt i universet
udøver et tiltrækkende kraft på alle andre objekter, og at denne kraft afhænger af hvor tunge disse
objekter er og hvor langt fra hinanden de er. Jo tungere, desto større kraft; jo større adskillelse,
GMM 1 2
desto mindre kraft. Ligningen ser således ud: F = hvor F er tiltrækningskraften, M1 og M2 er
2
D
masserne af de to objekter, D er adskillelsen mellem dem og G en størrelse som kaldes
gravitationskonstanten, eller tyngdeaccelerationen.
Det interessante er at når folk observerer fx Newtons berømte æble som falder til jorden, overser de
rent faktisk at jorden tiltrækkes af æblet. Dog er afvigelse så lille og reelt ubetydelig, men ifølge
teorien er den dér!
Ifølge Galileis 1. lov 1 falder alle legemer lige hurtigt (i vakuum). Når det er legemer med en betydelig
masse er luftmodstanden oftest underordnet – deres faldtid er tilnærmelsesvis ens og dermed må de
bevæge sig med samme acceleration, nemlig tyngdeaccelerationen. Det frie fald er en jævnt
accelererende bevægelse.
Idet det vides, at massen og tyngdekraftens størrelse er proportionale størrelser, er
proportionalitetskonstanten det vi kalder for tyngdeaccelerationen. Deraf formlen F=mg
Forsøget tager sig udgangspunkt i Newtons 2. lov 2 – som siger at ”et legeme med massen m, der
påvirkes af en resulterende kræft Fres, vil have en acceleration som opfylder: Fres = ma”
(Ovenstående lov gælder kun i et inertialsystem 3 )
Den resulterende kræft er den samlede kræft i samme retning som accelerationen. Det vil altså sige,
at hvis en båd bliver trukket i to retninger vil den resulterende kræft være den vektor, der betegner
bådens bevægelse, mens accelerationen vil være bådens acceleration i samme retning.
Hastighed er defineret som afstanden har bevæget sig i et given tidsinterval.
Δs
v = hvilket giver enheden m
Δt
s
1 Af Galileo Galilei (1563-1642). Italiensk fysiker.
2 Af Sir Isaac Newton (1643-1727). Engelsk matematiker og fysiker.
3 Ifølge Newtons 1. lov så er et inertialsystem et system hvor et ”legeme der ikke er påvirket af kræfter vil enten foretage en
jævn retliniet bevægelse med konstant hastighed eller være i hvile.” Kilde: Grundlæggende fysik s. 70
Fysikrapport omkring
- Det skrå kast
1