این پروژه شامل یک دستگاه مخصوص آزمایشگاه¬های فیزیک است که هدف آن اندازه گیری شتاب اجسام در حال سقوط آزاد است. اثبات این موضوع که همه اجسام صرف نظر از میزان جرمشان، با یک شتاب ثابت سقوط می‌کنند نیز از اهداف دیگر این دستگاه به شمار می‌رود. این اهداف توسط چهار گلوله با جرم¬های مختلف صورت می‌گیرد. هنگامی که این چهار جسم کروی سقوط می‌کنند، ناظر یا آزمایشگر متوجه می‌شود که هر چهار گلوله همزمان و در یک راستا سقوط کرده و همزمان نیز به نقطه پایانی می‌رسند. پس از رسیدن هر چهار جسم به انتهای مسیر، نمایشگر دستگاه یک زمان ثابت و یک شتاب ثابت را برای همه آن‌ها ثبت می‌کند. به این صورت اهداف مد نظر این دستگاه اثبات می‌شوند.

اجزای پروژه دستگاه اندازه گیری شتاب سقوط آزاد

این دستگاه شامل سه بخش اصلی است:

بخش اول: شامل پایه و ستون دستگاه است که بقیه بخش‌های دستگاه روی آن‌ها سوار می‌شوند.

بخش دوم: بالاترین بخش دستگاه به شمار می‌رود که دارای چهار صفحه نمایش الکترونیکی و یک آهنربای الکتریکی است. در صفحه نمایش دیجیتال، کمیت‌های ارتفاع گلوله‌ها نسبت به یک مبدأ، وزن گلوله‌ها و زمان سقوط گلوله‌ها درج می‌شود. آهنربای الکتریکی نیز جهت نگه داشتن گلوله‌ها و رها کردن آن‌ها با دستور کاربر، به کار می‌رود.

بخش سوم: شامل یک پیچ قطور بلند و یک قطعه مکعبی شکل فلزی است که وظیفه آن‌ها، تغییر فاصله محدوده سقوط گلوله‌هاست.

عملکرد پروژه دستگاه اندازه گیری شتاب سقوط آزاد

نحوه عملکرد دستگاه اندازه گیری شتاب سقوط آزاد به این صورت است: ابتدا با چرخاندن پیچ بلند فاصله دلخواه بین قطعه مکعبی شکل بخش سوم و یک مبدأ که در بخش دوم قرار دارد را ایجاد می‌کنیم. این اندازه گذاری می‌تواند از طریق حسگر اشعه مادون قرمز صورت گیرد. عدد مربوط به این فاصله در صفحه نمایش الکتریکی نمایش داده می‌شود. سپس آهنربای الکتریکی را فعال می‌کنیم تا بتوانیم گلوله‌های آهنی را در شیارهایی که در قسمت بالا دستگاه وجود دارد سوار کنیم. سپس طبق نظر کاربر، با غیر فعال کردن برق آهنربای الکتریکی گلوله‌ها سقوط کرده تا به فرورفتگی‌های کاسه مانندی که درون قطعه مکعبی شکل تعبیه شده برسند. بخش الکترونیکی دستگاه، مدت زمان سقوط گلوله‌ها را محاسبه کرده و درون صفحه نمایش ثبت می‌کند. سیستم الکترونیکی دستگاه با استفاده از کمیت‌های مدت زمان سقوط و کمیت‌های اصلی دیگر، میزان شتاب سقوط آزاد را محاسبه می‌کند. این عدد باید معادل شتاب سقوط آزاد زمین (g) یعنی 9.8 متر بر مجذور ثانیه باشد.

مزایای پروژه دستگاه اندازه گیری شتاب سقوط آزاد

این طرح همزمان دو وظیفه اصلی را انجام می‌دهد. اول اینکه میزان شتاب سقوط آزاد زمین را محاسبه می‌کند. دوم اینکه چون در این دستگاه از چند گلوله با وزن‌های متفاوت استفاده می‌شود، ثابت می‌کند که شتاب سقوط آزاد برای همه اجسامی که در نزدیکی زمین هستند صرف نظر از میزان جرمشان یکسان است. چون هر چهار گلوله باهم و همراستا با یکدیگر سقوط می‌کنند.

این پروژه مناسب چه افرادی است؟

این دستگاه مناسب آزمایشگاه فیزیک مدرسه و دانشگاه است. همه دانش آموزان و دانشجویان رشته‌های فیزیک و مهندسی که با مباحث پایه‌ای فیزیک مثل شتاب و سقوط آزاد سروکار دارند می‌توانند از نتایج علمی این دستگاه استفاده کنند.

نمونه های داخلی و خارجی پروژه

این دستگاه نمونه‌های داخلی و خارجی دارد، اما ساختاری این دستگاه مبتکرانه طراحی شده است و نسبت به نمونه‌های داخلی و خارجی از عملکرد بهتری برخوردار بوده و هزینه ساخت آن نیز به نسبت پایین‌تر است.

هدف و نتیجه علمی پروژه دستگاه اندازه گیری شتاب سقوط آزاد

این پروژه نشان می‌دهد که نیروی جاذبه زمین برای همه اجسام یکسان است و همه آن‌ها صرفه نظر از جرمشان (ماده تشکیل دهنده هر جسم) با یک شتاب سقوط می‌کنند. مثلا این پروژه ثابت می‌کند که در نزدیکی سطح زمین، یک گلوله 1 گرمی با یک گلوله 100 گرمی (با صرف نظر کردن از مقاومت هوا) باهم و با یک شتاب سقوط می‌کنند و با یکدیگر به زمین می‌رسند. این موضوع را برای اولین بار گالیلئو گالیله دانشمند مشهور ایتالیایی، در 300 سال پیش آزمایش، کشف و اثبات کرد.

مجموعه سی سایروس مرجع تخصصی پروژه‌های فنی، اختراعات و ایده های خلاقانه

مجموعه سی سایروس (Ccyrus.com) مرجع تخصصی پروژه‌های فنی و مهندسی، اختراعات و ایده‌های خلاقانه و جدید، آماده همکاری با تمام مهندسان، ماشین سازان، تولیدکنندگان وسایل، ابزار و ماشین آلات صنعتی و فنی، صاحبان صنایع بزرگ و کوچک، سرمایه گذاران، استادکاران فنی (جوش و تراش و فرز و...)، تکنسین‌های فنی، دانشجویان مهندسی و همه علاقه‌مندان به این حیطه‌ها است. آن‌ها می‌توانند برای ایده پردازی، طراحی، ساخت و توسعه پروژه‌های فنی و مهندسی، علمی و تحقیقاتی با مجموعه سی سایروس همکاری کنند.

همه علاقه‌مندان به ایده‌ها و طرح‌های جدید می‌توانند ایده‌های پیشنهادی خود را به برای ایده پردازی، طراحی و ساخت به مجموعه سی سایروس ارائه کنند.