Презентация "Изучение свободного падения и нахождение силы сопротивления воздуха" 6 класс


Подписи к слайдам:
Исследовательская работа на тему : «Изучение свободного падения и нахождение силы сопротивления воздуха»

  • Исследовательская работа на тему : «Изучение свободного падения и нахождение силы сопротивления воздуха»
  • Выполнила: Куркова Мария
  • ученица 6-А класса
  • МКОУ «СОШ № 16» ИМРСК
  • Руководитель: О.Н. Куркова
  • учитель физики

  • Актуальность темы
  • 14 октября 2012 года . Событие, привлёкшее внимание мировой общественности: австрийский экстремал Феликс Баумгартнер совершил исторический прыжок из стратосферы. Прыжок из космоса был совершен с высоты чуть более 39 км над Землей. Подняться на такую высоту спортсмену позволил стратостат, построенный для этих целей. Свободный полет длился 4 минуты 20 секунд. Уже спустя 48 секунд после начала падения экстремал преодолел звуковой барьер (1193 км/ч).

  • Меня очень заинтересовала эта информация. Я думала: «Каково это: лететь с огромной высоты, что при этом можно ощущать, как сделать такой полёт безопасным?»
  • Это удивительное событие заставило меня задуматься над вопросами:
  • «Что такое свободное падение? Каковы закономерности свободного падения? Как парашют помогает мягкому и безопасному приземлению?»

  • Австрийский экстремал Феликс Баумгартнер

  • Объект исследованиясвободное падение, сила сопротивления воздуха.
  •  
  • Предмет исследованияускорение свободного падения; работа, которую совершает сила сопротивления воздуха.
  • Цели исследования:
  • Приобретение знаний по теме «Свободное падение».
  • Применение полученных знаний для объяснения интересующих меня вопросов.
  • Задачи исследования:
  • Ознакомиться с историей открытия свободного падения тел.
  • Изучить основные понятия по теме.
  • Провести самостоятельные измерения и убедиться в правильности теоретических знаний.
  • Убедиться в том, что сила сопротивления воздуха помогает снизить скорость свободно падающего тела и «смягчить» падение.
  • Попробовать свои силы в проведении физических экспериментов.

  • Древнегреческий философ Аристотель знал, что камни падают быстрее, чем птичьи перья, а куски дерева - быстрее, чем опилки. Описывая, как падают тела, он высказал такое утверждение: «...направленное вниз движение куска свинца или золота или любого другого тела, наделенного весом, происходит тем быстрее, чем больше его размер...».
  • На первый взгляд кажется, что всё верно.

  • Галилео Галилей обобщил имеющиеся сведения и представления и критически их проанализировал, а затем описал и начал распространять то, что считал верным. Галилей понимал, что последователей Аристотеля сбивало с толку сопротивление воздуха. Он указал, что плотные предметы, для которых сопротивление воздуха несущественно, падают почти с одинаковой скоростью.

  • Галилей вывел следующие законы падения тел для идеального случая:
  • Все тела при падении движутся одинаково: начав падать одновременно, они движутся с одинаковой скоростью.
  • Движение происходит с постоянным ускорением; темп увеличения скорости тела не меняется, т.е. за каждую последующую секунду скорость тела возрастает на одну и ту же величину.

  • Исследование свободного падения тел
  • Чтобы убедиться в том, что в отсутствии воздуха и легкие и тяжелые тела падают одинаково, я воспользовалась трубкой Ньютона. Откачав насосом воздух из трубки и закрыв кран после откачки, снова перевернув трубку, я увидела, что все тела падают с одинаковой скоростью и достигают дна трубки практически одновременно.
  • Падение тел в безвоздушном пространстве под действием одной только силы тяжести называют свободным падением.
  • Движение происходит с одинаковым ускорением свободного падения, Но это ускорение уменьшается с увеличением высоты над землёй.

  • Теперь понятно, что на высоте 39 км ускорение свободного падения меньше, чем на поверхности Земли, но всё же очень значительное.
  • Рекордный прыжок из стратосферы побил не один, а сразу несколько рекордов. Баумгартнер стал первым человеком, преодолевшим звуковой барьер без транспортного средства.
  • Также экстремал совершил самый высотный прыжок с парашютом, осуществил самое быстрое свободное падение.
  • Кроме того, австриец побил рекорд самого высокого полета на воздушном шаре. А максимальная скорость, которую развил Феликс Баумгартнер, составила 1342 км/ч – больше скорости звука!

  • Теперь хорошо бы узнать, как парашют смягчает падение и делает приземление безопасным. В этом помогает работа силы сопротивления воздуха.

  • Эксперимент, доказывающий существование силы сопротивления воздуха
  • Отметив на ориентире высоту 1метр, затем с этой высоты 10 раз роняли линейку горизонтально и замеряли секундомером время. Вывели средние значение (таблица №1). Для сравнения и дальнейших расчётов проводим замер времени падения линейки вертикально (таблица №2)

  • Линейка падает вертикально
  • Линейка падает горизонтально
  • № опыта
  • Время падения , c
  • № опыта
  • Время падения , c
  • 1
  • 0,19
  • 1
  • 0,39
  • 2
  • 0,20
  • 2
  • 0,43
  • 3
  • 0,32
  • 3
  • 0,52
  • 4
  • 0,20
  • 4
  • 0,39
  • 5
  • 0,31
  • 5
  • 0,52
  • 6
  • 0,29
  • 6
  • 0,52
  • 7
  • 0,18
  • 7
  • 0,40
  • 8
  • 0,24
  • 8
  • 0,43
  • 9
  • 0,31
  • 9
  • 0,52
  • 10
  • 0,17
  • 10
  • 0,35
  • Среднее время падения
  • 0,24
  • Среднее время падения
  • 0,42

  • Для расчётов нужно воспользоваться предположением: Вероятнее всего, уменьшение времени падения связано с тем, что при движении линейки плашмя она опирается на воздух и это уменьшает её скорость?
  • Учитель посоветовала воспользоваться законом сохранения энергии : Энергия тела, поднятого на некоторую высоту над землёй (потенциальная) при падении полностью переходит в энергию движения (кинетическую).
  • Рассчитаем их по формулам:
  •  Еp= mgh (потенциальная энергия)
  • m- масса линейки, кг;
  • g-ускорение свободного падения, g=9,8 м/с²
  • h – высота , м
  • Ek=mv²∕2 (кинетическая энергия)
  • Здесь V – скорость – нужно вычислить по формуле: v=gt
  • Работа силы сопротивления воздуха вычисляется как разность потенциальной и кинетической энергий.
  • Асопр.=Ер-Ек .
  • Найдём силу сопротивления воздуха по формуле:
  • Fсопр.=А/h

  • Найдём массу линейки с помощью электронных весов

  • Расчеты по формулам
  • Нахождение значений величин
  • Горизонтальное падение
  • Вертикальное падение
  •  Еp= mgh (потенциальная энергия)
  • 0,0931 Дж
  • 0,0931 Дж
  • Ek=mv²∕2 (кинетическая энергия)
  • 0,026 Дж
  • 0,08 Дж
  • Асопр.=Ер-Ек
  • Работа силы сопротивления воздуха
  • 0,06 Дж
  • 0,026 Дж
  • Fсопр.=А/h
  • 0,06 Н
  • 0,026 Н

  • Я провела расчёты по формулам

  • Выводы
  • В ходе выполнения работы я :
  • Познакомилась с историей открытия свободного падения тел;
  • Исследовала зависимость ускорения свободного падения от массы тела;
  • Рассчитала силу сопротивления воздуха, воспользовавшись законом сохранения энергии.
  • В итоге оказалось:
    • что свободное падение – движение равноускоренное;
    • ускорение свободного падения не зависит от массы тела;
    • Действие парашютов основано на применении силы сопротивления воздуха.

  • Список использованной литературы:
  • Я.И. Перельман Занимательная физика. Уфа: Слово,1993.
  • Википедия. Электронная энциклопедия.
  • Перышкин А.В., Гутник Е.М. Физика. 9 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. Дрофа, Москва, 2003.
  • Учебное электронное издание «Физика». Интерактивный курс физики для 7-11 классов.
  • Храмов Ю.А. Физики. Биографический справочник. Москва, «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1983.