МОУ «Лицей № 43»
(естественно-технический)
Падение конуса как физический процесс
Выполнила:
Ученица 9А класса
Ёркина Дарья
Саранск
2010
ВВЕДЕНИЕ
Целью данной работы является наблюдение за поведением данного тела, то есть конуса, при падении в воздухе и поведением после падения на поверхности земли, а также описание и объяснение наблюдений.
Описание тела:
Форма – конус
Ко́нус — тело, полученное объединением всех лучей, исходящих из одной точки (вершины конуса) и проходящих через плоскую поверхность.
L (длина) = 23 см.
H (высота) = 21,8 см
D (у основания) = 12,5 см
Материал – плотная бумага
Толщина листа(a) = 0,5 мм (т. к. толщина листа маленькая, то измерения проводились следующим образом: было взято десять листов, идентичных тому, из которого был сделан конус, и измерена ширина этих листов(b), далее мы делим ширину листов (b) на кол-во листов (n):
b= 5 см
n=10
a= b/n = 5/10=0,5 см)
M тела = 9,8 г
Цвет – белый
Тело полое внутри
Условия: нормальные, т. е. нет ветра, комнатная температура воздуха, осадков нет.
Оборудование:
-строительный метр (рулетка). Погрешность: 
0,5 мм
-механический секундомер. Погрешность: 0,03 с ( при измерении от 1 до 3 сек), 0,05 с (при измерении от 3 до 10 сек)
-данное тело (конус)
-линейка школьная измерительная. Погрешность: ±0,5мм
Ход работы:
1) Описание падения тела:
Наблюдаем падение тела из разных положений с высоты 2,5 м.:
опыт первый:
а) (1) – исходное положение тела
(2) – конечное положение тела
(1) –основание конуса параллельно потолку
Для точности эксперимента проведем семь опытов:
№ опыта | Время (t1) до соприкосновения с поверхностью, с | tср1 до соприкосновения с поверхностью, с | Время (t2) до полной остановки тела, с | tср2 до полной остановки тела, с | Высота (S) полета, м |
|
1 | 0,8 | 0,7557 | 1,44 | 1,4642 | 2,5 |
|
2 | 0,73 | 1,37 |
| |||
3 | 0,71 | 1,6 |
| |||
4 | 0,73 | 1,39 |
| |||
5 | 0,83 | 1,47 |
| |||
6 | 0,75 | 1,53 |
| |||
7 | 0,74 | 1,45 | ||||
При столкновении с полом конус отскакивает от поверхности пола на высоту h (h ≈ 4 см)
Движение тела (конуса) сложное:
-поступательное
-вращательное
опыт второй:
(1)– основание параллельно полу, вершина направлена точно вверх.
№ опыта | Время (t1) до соприкосновения с поверхностью, с | tср1 до соприкосновения с поверхностью, с | Время (t2) до полной остановки тела, с | tср2 до полной остановки тела, с | Высота (S) полета, м |
1 | 0,82 | 0,92 | 1,68 | 2,0785 | 2,5 |
2 | 0,97 | 2,78 | |||
3 | 1,09 | 2,05 | |||
4 | 0,92 | 1,88 | |||
5 | 0,91 | 2,23 | |||
6 | 0,86 | 2,10 | |||
7 | 0,87 | 1,83 |
При столкновении с полом конус отскакивает от поверхности пола на высоту h (h ≈ 6 см)
Движение тела (конуса) сложное:
-поступательное
-вращательное
опыт третий:
- основание тела (конуса) строго перпендикулярно потолку
№ опыта | Время (t1) до соприкосновения с поверхностью, с | tср1 до соприкосновения с поверхностью, с | Время (t2) до полной остановки тела, с | tср2 до полной остановки тела, с | Высота (S) полета, м |
1 | 0,85 | 0,8314 | 1,55 | 1,7571 | 2,5 |
2 | 0,89 | 1,75 | |||
3 | 0,88 | 2,17 | |||
4 | 0,88 | 1,80 | |||
5 | 0,80 | 1,70 | |||
6 | 0,73 | 1,57 | |||
7 | 0,79 | 1,76 |
При столкновении с полом конус отскакивает от поверхности пола на высоту h (h ≈ 3 см)
Движение тела (конуса) сложное:
-поступательное
-вращательное
Так как нам известны время падения конуса и высота, мы сравним экспериментальный и теоретический результаты. Для этого мы воспользуемся уравнением равноускоренного движения тела:
Т. к. мы имеем:
V0= 0
То формула приобретает вид:
Отсюда выражаем время (tтеор):
Подставляем в полученную формулу значения S и g:
tтеор ≈ 0,714 с
tпр1 = 0,7557 с
tпр2 = 0,92 с
tпр3 = 0,8314 с
Из полученных результатов мы видим, что время теоретическое несколько меньше, нежели практическое. Это объясняется тем, что на данное тело (конус) действовала сила Архимеда, сопротивления воздуха. К тому же конус был неидеальной формы, что тоже повлияло на полученные результаты, так как смещен центр масс.
Выводы:
1. В работе проведено исследование падения конуса в воздухе.
2. Характер падения конуса зависит от его первоначальной ориентации в пространстве:
- Если исходное положение конуса горизонтальное, то конус падает, вращаясь в воздухе, и соприкасается с поверхностью земли боковой стороной.
- Если исходное положение конуса вертикальное, то конус падает намного быстрее, нежели в горизонтальном положении, т. к. сопротивление воздуха меньше из-за того, что мы кидаем конус острием вниз.
3. Отклонение конуса при его падении в сторону от вертикали объясняется тем, что форма конуса далеко не идеальна (имеются несколько вмятин, полученных при падении), смещен центр масс, на тело действуют силы Архимеда и сопротивления воздуха.
Падение тела в воздухе сильно отличается от падения тела в вакууме.
Изменилось только оформление!? Не вижу оснований для изменения оценок.
Оценки: эксперимент – 4, теория – 3-, погрешности – 2, выводы – 4, оформление – 4.
