¿Cuáles son algunas formas creativas y de bajo costo para encontrar experimentalmente la aceleración debido a la gravedad (9.8 m / s ^ 2)?

Answer 1

En principio, puede utilizar cualquier fenómeno que se represente a través de una ‘g’ en su fórmula. Como no quieres el péndulo y otras cosas de mecánica clásica, usaré la fórmula de presión hidrostática y la presión dinámica para indicar un valor aproximado de ‘g’. Usar la presión dinámica sería más barato y más fácil de hacer, pero un poco más difícil de comprender.

Estaremos usando el principio de Bernoulli:
……. (1)

Usando la presión hidrostática:
La idea es comparar la presión al tocar, en dos pisos diferentes y luego tomar nota de la presión diferencial para calcular la ‘g’ a través de la fórmula (derivación de la fórmula de Bernoulli, ya que no hay velocidades involucradas):
(P1-P2) = (densidad) (‘g’) (h1-h2). ——— (2)
Dónde,
(P1-P2): Presión diferencial
(h1-h2): altura diferencial (diferencia en alturas de los dos pisos)
Densidad: densidad del agua en kg / m2.

Cosas que necesitarás:
1. Manómetro de presión (¡Sí! No es de bajo costo exactamente)

Método:
1. Tome el medidor de presión y colóquelo en un grifo en el piso n, utilizando cualquier tipo de sellado que pueda. (Un tornillo en el grifo seguramente será preferido)
2. Tenga en cuenta la lectura (P1) en Pascales. (Si el dial está en alguna de las dos unidades, entonces conviértalo a Pascal, ya que le ayudará a obtener el valor ‘g’ en la unidad SI).
3. Haga lo mismo para un piso diferente, diga ‘m’th floor. Llámalo P2.
4. Ahora tome la altura diferencial entre los dos grifos en los dos pisos. (Las alturas estándar del piso son entre 3.5 y 4.5 metros). Así que puedes tomar la altura entre los dos toques midiéndolo a través de una cuerda.
5. Use la fórmula (2) enchufando (P1-P2) en Pascales como se obtiene en el manómetro, (h1-h2) medido en la cuerda (en metros), y un valor de 1000 kg / m2 para el Densidad de agua. Por lo tanto, ‘g’ es lo único desconocido y debería poder obtener un valor aproximado.

Utilizando presión dinámica:
Ahora que llegamos al método más fácil, intentaremos eliminar el uso de un medidor de presión. Esto se puede hacer abriendo el grifo y dejando correr el agua. Como el grifo ahora está abierto, la presión estática en el extremo del grifo es igual a la atmosférica, y ahora tenemos una corriente de agua que fluye, que tendrá cierta velocidad. Por lo tanto, utilizando la fórmula (1), podemos calcular la velocidad en el toque como:

V = sqrt (2gh) ————– (3)

Dónde,
V = Velocidad del agua en el extremo del grifo, m / s
g = acc. de gravedad
h = Altura del tanque de agua del grifo. (Se puede estimar por el número de pisos y obtener la altura del piso).

Cosas que necesitarás:
1. Un cubo.
2. Temporizador.
3. Balanza de pesaje.

Método:
1. Ponga el cubo vacío en la escala y registre el valor (se usará para restar más adelante)

2. Abra el grifo completamente (importante) y déjelo fluir durante un minuto. Un grifo equipado con una boquilla puede afectar el valor. Así que una válvula de bola normal o válvula de compuerta será mejor.

3. Llene el agua en el balde durante un tiempo conocido usando su cronómetro. (Digamos 60 segundos)

4. Pesar de nuevo el cubo lleno. Resta el peso del cubo vacío para obtener el peso del agua en el cubo. Digamos que tenemos W kg de agua, llenos durante t segundos.

5. Ahora calculamos el caudal (metro cúbico por segundo) utilizando:
Q = W / (1000 * t)

6. Ahora calcularemos la velocidad en el grifo (justo en la tubería antes del grifo en realidad), usando:
V = Q / A.
Donde, A = Área de sección transversal de la tubería.
Ahora si el tamaño estándar de la tubería es de 1 pulgada. (Por lo general, el estándar), entonces este valor llegará a, A = 0.00051 metros cuadrados.
Puede calcular la sección transversal si el tamaño es otra cosa.

7. Use la fórmula (3), conectando los valores de V obtenidos, y h, la altura del tanque de agua de su edificio desde el grifo que está utilizando. El único desconocido es ‘g’, que ahora se puede obtener.

Así que ahí van, dos métodos utilizando la presión. No se sorprenda si obtiene valores de ‘g’ que no son exactamente 9.81, ya que he intentado simplificar las fórmulas y he asumido lo siguiente:
1. No hay piel o forma de fricción en las tuberías. (Esto es como la fricción para el agua y siempre está presente). Tomar la presión diferencial reduce la variación, pero sigue contribuyendo. Puede intentar realizar el experimento en los dos niveles más bajos de su edificio para minimizar el error. Para el experimento dinámico, no te estoy diciendo el método de presión diferencial, ya que incluirá algunas fórmulas complejas. Por lo tanto, el error puede ser mayor para ese método.

Puede haber muchas otras formas utilizando otros métodos. Feliz experimentacion

Answer 2

consigue un buen chorro de agua que sale de una manguera y sigue la parábola que forma.

Medir varios puntos en la parábola. Tienes la ecuacion general

Y (t) = Y (0) + Vy / Vx * X (t) + a * (X (t) ^ 2 / Vx ^ 2)

tienes Vy, Vx, Y (0) y a como incógnitas.
Y (0) se mide fácilmente tomando la altura de la boquilla.
Esto significa que puede medir 3 puntos adicionales para crear un sistema de ecuaciones para resolver las variables restantes.
Excepto cuando trato de hacer esto, parece que a y Vx ^ 2 son múltiplos entre sí, y por lo tanto no se pueden desenredar. Esto se debe a que cada T en la ecuación básica para el movimiento parabólico se basa en X (t) / Vx.

Básicamente, esto nos dice que si estuviéramos en un lugar con 1/4 de la gravedad, tener una corriente de agua inicial que se mueva 1/2 la velocidad causaría que rastreara exactamente el mismo camino, solo que más lento.

Por lo tanto, la medición de la velocidad o el tiempo sigue siendo necesario. Si tiene algún método para configurar la velocidad de su pulverización (¿controlar la presión?), Puede hacerlo sin medir la velocidad y las distancias son todo lo que tendría que medir.

Answer 3

Usando su péndulo, que ahora está calibrado finamente por usted, colóquelo en una amplitud pequeña contra una escala. Ahora tienes un reloj bastante preciso. Coloca un peso repetidamente contra una escala lineal, en la cámara, con el péndulo en el fondo. Usando la información, calcule la aceleración instantánea del peso en el momento del lanzamiento. G sigue.
Podría usar su péndulo como el péndulo de Foucalt y calcular el valor de G a partir de la velocidad a la que gira la tierra, pero como en cualquier experimento que involucre péndulos, necesita paciencia. Puede medir el tiempo con una precisión asombrosa al permitir que la luz del sol caiga a través de un sil y contar los cambios de su péndulo entre el tiempo que transcurre entre la luz del sol y el mismo punto. Usted, lamentablemente, necesita dos días soleados sucesivos.
Apuesto a que hay una forma de hacerlo midiendo el tiempo orbital de la ISS, pero te lo dejo a ti.

Answer 4

Echa un vistazo al teorema de Buckingham Pi. Puedes diseñar tu propio experimento con tus propias entradas. Bueno, el método del péndulo es realmente un gran ejemplo para esto. El período, T, está relacionado con la aceleración causada por la gravedad, g y la longitud de la cuerda, l:
T = 2pi * sqrt (g / l)
Puede medir el período frente a 1 / sqrt (l) y el gradiente de esa gráfica sería 2pi * sqrt (g)

Answer 5

Hacer una película digital del vuelo parabólico de una pelota lanzada. Tener un medidor pegado justo detrás de él para una escala. Use un programa como Tracker (OSP Tools: Tracker) para registrar la posición [math] (x (t), y (t)) [/ math] del objeto en función del tiempo. Para cada intervalo de tiempo (es decir, entre los cuadros de video), encuentre la velocidad promedio [math] (\ bar {v_x}, \ bar {v_y}) = (\ Delta x / \ Delta t, \ Delta y / \ Delta t) [/ math], y luego, para cada par de velocidades consecutivas, encuentre la aceleración promedio [math] (\ bar {a_x}, \ bar {a_y}) = (\ Delta v_x / \ Delta t, \ Delta v_y / \ Delta t) [/ math]. Si su cámara está orientada correctamente, obtendrá [math] a_x = 0 [/ math] y [math] a_y = -g [/ math]. Si no es así, todavía debe obtener [math] \ left | \ vec {a} \ right | = \ sqrt {a_x ^ 2 + a_y ^ 2} = g [/ math].

Answer 6

Podrías usar una masa y un resorte con una constante de primavera conocida y la ley de Hooke. Se puede usar una varilla y 2 cuerdas unidas a ella en 2 puntos girando el aparato y calculando g usando el período (un giro interesante en lo que es bastante similar a la medición del péndulo). O bien, una pieza de madera plana permitida oscilar después de haber sido colgada por un clavo de agujeros perforados arbitrariamente y el teorema del eje paralelo.

Hice el primer y último experimento como parte de mis laboratorios de física de primer año para ingeniería. Es posible que aún tenga mis libros de laboratorio en almacenamiento si desea algún material de referencia.

Answer 7

1. No se olvide de usar una escala que mida el peso F de un objeto con una masa conocida m.
g = F / m
Puede utilizar una escala postal [Amazon.com: Postal Scales: Office Products] para este propósito. Será barato con una buena precisión.

2. El reloj de arena es una forma confiable de encontrar g. Es el tiempo t = f (g).

3. Puedes medir la resistencia de un micrófono de carbono.
Dependerá de g.

Answer 8

Suspender una masa conocida sobre una bobina. La corriente requerida le dará un campo magnético calculable, a partir del cual puede calcular la fuerza que baja la masa. También tendrás que saber qué tan fuerte es tu imán.

Me pregunto si puede hacer algo que involucre a un orador modificado. Tal vez la retroalimentación de posición que mantiene la bobina del altavoz en la misma posición es cuando se relaja sin masa. O puede calibrarlo empujándolo con cantidades conocidas de fuerza.

Answer 9

Podría colgar un resorte verticalmente con una masa conocida unida (y una constante de resorte conocida).
O lance una pelota con una velocidad conocida hacia arriba y mida el tiempo que tarda en alcanzar su pico (lo opuesto a la caída libre).
Los dos más fáciles que se me ocurren

Answer 10

Lanza algo horizontalmente con velocidad y peso definidos y mide la distancia. Entonces podrías calcular la aceleración hacia la Tierra. Es una especie de experimento de caída libre, pero tal vez podría contar como un método diferente.

Answer 11

Lanza algo en el aire y recupéralo, calcúcalo del resto.
Si desea que sea más preciso, necesitará una cámara y calcular la velocidad final en la PC fotograma a fotograma.