Презентация "Движение тела в поле силы тяготения" 9 класс


Подписи к слайдам:
Презентация PowerPoint

Исследовательская работа на тему

«Движение тела в поле силы тяготения»

Руководитель: Бескодарова Марина Сергеевна

Выполнили ученики 9 «Б» и 9 «В» классов МБОУ лицей:

  • Рязанов Роман
  • Новгородов Тимофей
  • Марахин Константин

Цель:

создать катапульту, определить дальность полета «ядра» катапульты, исследовать от чего она зависит.

Задачи:

  • изучить принципы работы катапульты, познакомиться с
  • видами катапульт;

  • создать физическую модель катапульты;
  • опытным путем определить зависимость дальности
  • полета от угла, массы и начальной высоты;

  • построить расчетные таблицы для обработки результатов
  • опытов в среде Excel;

  • промоделировать работу катапульты и построить график
  • движения в среде программирования Free Pascal и среде

    Macromedia Flash MX.

Цели и задачи работы.

Предпосылки выбора темы

История создания катапульты

Средневековые катапульты

Дионисий Старший (Διονύσιος)

- сиракузский тиран в 405-367 гг. до н. э., прославившийся своей бесчеловечной жестокостью

1 — деревянная рама;

2 — канат из сухожилий;

3 — ложка для бросания камней и др.;

4 — ворот для натягивания каната.

Элементы катапульты:

Катапульта – камнемет

Катапульта Trebuchet

Катапульта – cкорпион

Катапульта – баллиста

Римская баллиста

Средневековая Баллиста

ОНАГР (катапульта) – вид катапульт больших размеров, применявшихся в Др. Греции и Др. Риме при осаде и обороне крепостей.

Катапульта Trebuchet

метательные машины, действующие посредством перевесов и противовесов.

В итоге было куплено 6 брусов, общей стоимостью 1400 (руб.\шт.)

Разработка катапульты «Ω»

Экономические затраты

В процессе освоения мы сопоставляли допустимые расходы с нашим экономическим положением.

Было решено покупать:

Брус: 100х100 мм Сорт: первый

Длина: 6 метра Дерево: ель, сосна

Также были приобретены:

  • Колеса с протекторными шинами, 4 штуки, стоимостью 400 (руб.\шт.);
  • Канат диаметром 3см, 700 (руб.\шт.)
  • Болты длиной 25см, 20 штук (30 руб.\шт.)
  • Общая сумма затрат: 10500руб

Разработка катапульты «Ω»

Фото катапульты «Омега-1»

Фото катапульты «Омега-2»

Фото катапульты

«Альфа»

Моделирование работы катапульты в среде программирования Turbo Pascal и среде Macromedia Flash MX

Моделирование работы катапульты в среде программирования Turbo Pascal

Моделирование работы катапульты в среде программирования Turbo Pascal

Моделирование работы катапульты в среде программирования Turbo Pascal

Моделирование работы катапульты в среде Macromedia Flash MX

Моделирование работы катапульты в среде Macromedia Flash MX

Моделирование работы катапульты в среде Macromedia Flash MX

Моделирование работы катапульты в среде Macromedia Flash MX

Вывод:

1. В проведении опытов мы использовали разную массу и разную форму тел, пытаясь рассчитать дальность полёта во всех случаях, и выяснить от чего она зависит. Чтобы исключить зависимость дальности полёта от формы, мы использовали тела, имеющие обтекаемую форму, одинаковые размеры, которые позволили нам добиться максимально достоверных результатов.

КАТАПУЛЬТА «Альфа»

1. Исследование зависимости дальности полета от массы тела.

Пулька пластмассовая

Розовый шарик

Деревянный шарик

Мышка

Фиолетовый шарик

КАТАПУЛЬТА «Альфа»

1. Исследование зависимости дальности полета от массы тела.

1. Пулька пластмассовая, m = 0,0002 кг

Средняя дальность, м

13,53

Максимальная дальность, м

18,65

Среднее значение V0,м/с

20,25

2. Деревянный шарик, m = 0,005 кг

Средняя дальность, м

10,83

Максимальная дальность, м

13,85

Среднее значение V0,м/с

18,07

3. Фиолетовый шарик, m = 0,0098 кг

Средняя дальность, м

9,83

Максимальная дальность, м

11,76

Среднее значение V0,м/с

17,12

4. Розовый шарик, m = 0,016 кг

Средняя дальность, м

7,48

Максимальная дальность, м

8,34

Среднее значение V0,м/с

14,73

5. Мышка, m = 0,0312 кг

Средняя дальность, м

5,52

Максимальная дальность, м

6,23

Среднее значение V0,м/с

12,36

Вывод: с увеличением массы тела, а, следовательно, с уменьшением начальной скорости, дальность полета тела уменьшалась.

КАТАПУЛЬТА «Альфа»

1. Исследование зависимости дальности полета от массы тела.

Вывод: с увеличением массы тела, а, следовательно, с уменьшением начальной скорости, дальность полета тела уменьшалась.

Вывод:

2. В ходе эксперимента мы убедились, чем тело рельефнее, тем большее сопротивление воздуха оно имеет. Основываясь на результатах опыта с катапультой «Альфа» мы рассчитывали увидеть подобную зависимость дальности полёта от массы и при работе с катапультой «Омега», но мы не учли, что результатам может помешать сила сопротивления воздуха. Наши тела для бросания были разной формы и размеров.

Вывод:

В результате чего мяч розовый пупырчатый, имея наименее обтекаемую форму, и обладая массой меньшей, чем у кубика, уступил в дальности полета кубику, хотя мы ожидали противоположный результат.

И теннисный мяч с достаточно ворсистой поверхностью, имея меньшую массу, чем очень гладкий металлический шарик, имел меньшую дальность полета.

Вывод:

Вывод:

Проанализировав все работы, был сделан вывод, что чем больше форма тела отличается от шарообразной, тем больше влияние силы сопротивления на него.

КАТАПУЛЬТА «Омега»

1. Исследование зависимости дальности полета от массы тела.

1. Красный попрыгунчик, m = 0,0089 кг

Средняя дальность, м

13,30

Максимальная дальность, м

14,7

Среднее значение V0,м/с

19,40

2. Мяч розовый пупырчатый, m = 0,0195 кг

Средняя дальность, м

9,91

Максимальная дальность, м

12,5

Среднее значение V0,м/с

15,34

3. Кубик, m = 0,0265 кг

Средняя дальность, м

12,16

Максимальная дальность, м

13,5

Среднее значение V0,м/с

18,09

4. Теннисный мяч № 1, m = 0,0532 кг

Средняя дальность, м

9,82

Максимальная дальность, м

10,55

Среднее значение V0,м/с

15,25

5. Теннисный мяч № 2, m = 0,0604 кг

Средняя дальность, м

12,80

Максимальная дальность, м

13,6

Среднее значение V0,м/с

18,83

6. Мяч металлический, m = 0,123 кг

Средняя дальность, м

13,48

Максимальная дальность, м

14,34

Среднее значение V0,м/с

19,60

Вывод: с увеличением массы тел, а, следовательно, с уменьшением начальной скорости, дальность полета тела должна уменьшаться. Но неодинаковая форма и размеры тел внесли погрешности проведение эксперимента.

КАТАПУЛЬТА «Омега»

1. Исследование зависимости дальности полета от массы тела.

Вывод: с увеличением массы тел, а, следовательно, с уменьшением начальной скорости, дальность полета тела должна уменьшаться. Но неодинаковая форма и размеры тел внесли погрешности проведение эксперимента.

Вывод:

3. При проведения опытов мы пытались соблюсти одинаковые начальные условия: силу закрутки нити (сила упругости), угол отклонения ложки к горизонту (постоянен). Учитывая, что массы тел не очень сильно различались между собой, то время запуска тела (время разгона ложки) мы считали практически одинаковым. Тогда левая часть 2 закона Ньютона в импульсной формулировке F∆t = m∆v должна оставаться постоянной, соответственно произведение массы на изменение скорости тоже должно оставаться постоянным. Значит, при увеличении массы тел конечная скорость разгона ложки катапульты (а она же и является начальной скоростью броска тела) должна уменьшаться. Но сопротивление воздуха значительно изменяет траекторию движения тел и максимальную дальности полета.

Вывод:

4. Ещё мы предполагаем, что в результате опытов с катапультой «омега» внесло свои коррективы наличие ветра. Опыты проводились в ветряную погоду, и порывы ветра могли влиять на дальность полёта. Поэтому наблюдаются значительные колебания в результатах дальности полета. Например, для шариков массой 0,0002 кг в опытах с катапультой «Альфа», расхождения составили около 10 м. При проведение опытов с остальными телами ( с катапультой «Альфа») таких сильных расхождений уже не наблюдалось.

ІІ. Исследование зависимости дальности полёта от высоты.

КАТАПУЛЬТА «Альфа»

Синий шарик, m=0,0073кг

Вывод: Чем больше начальная высота, тем больше дальность полёта

1. Высота 0,17 м

Средняя дальность, м

11,84

Максимальная дальность, м

12,72

Среднее значение V0,м/с

19,02

2. Высота 0,335 м

Средняя дальность, м

11,98

Максимальная дальность, м

12,75

Среднее значение V0,м/с

19,14

3. Высота 0,5 м

4. Высота 0,945 м

5. Высота 1,06 м

6. Высота 1,39 м

Средняя дальность, м

12,57

Максимальная дальность, м

13,8

Среднее значение V0,м/с

19,64

Средняя дальность, м

14,09

Максимальная дальность, м

15,39

Среднее значение V0,м/с

20,90

Средняя дальность, м

14,25

Максимальная дальность, м

15,63

Среднее значение V0,м/с

21,01

Средняя дальность, м

14,91

Максимальная дальность, м

15,96

Среднее значение V0,м/с

21,55

ІІ. Исследование зависимости дальности полёта от высоты.

КАТАПУЛЬТА «Альфа»

Синий шарик, m=0,0073кг

Вывод: Чем больше начальная высота, тем больше дальность полёта

Вывод:

5. В программе Excel при расчёте начальной скорости, мы шли от обратного - использовали уже полученные в результате опыта, значения дальности полёта. Это сильно повлияло на погрешности в определение скорости. В идеале начальную скорость надо высчитывать через среднюю силу натяжения катапульты, время поднятия ложки катапульты и массу (используя 2 закона Ньютона в импульсной формулировке).

Вывод:

Итак, в проведённых нами исследованиях:

  • построены 3 катапульты;
  • установлена зависимость дальности полёта от начальной скорости, начальной скорости от массы разгоняемого тела, дальности полёта от начальной высоты полёта;
  • проведена обработка результатов в программе Excel;
  • выполнено моделирование работы катапульты в среде программирования Turbo Pascal;
  • выполнено моделирование работы катапульты в среде Macromedia Flash MX

Спасибо за внимание!