Fizyka LO Turek
Start
Nauczyciele
Nauczanie
Konkursy
Ciekawostki
Aktualności
Astronomia
Struktura materii
Doświadczenia domowe
Testy z fizyki
Spis treści i wyszukiwarka
Hosted by:
W kręgu fizyki LO Turek

Doświadczenia domowe - mechanika

Doświadczenie 1
Jojo - zasada zachowania energii
Materiały: zabawka jojo
Przebieg doświadczenia: Jojo to zabawka składająca się ze szpulki z nawiniętą w środku nitką. Trzymamy nitkę i puszczamy szpulkę. Jojo opada w dół wykonując ruch obrotowy, a następnie wznosi się. W dolnym punkcie lekko szarpiemy nitkę do góry.
Wyjaśnienie: Korzystamy z zasady zachowania energii mechanicznej: "W układzie izolowanym całkowita energia mechaniczna jest stała". U góry jojo posiada energię potencjalną ciężkości. Opadając maleje energia potencjalna, a rośnie energia kinetyczna ruchu obrotowego. Na dole energia kinetyczna ma wartość maksymalną. Następnie jojo wznosi się do góry, maleje wtedy energia kinetyczna, a rośnie potencjalna ciężkości.
Aby skompensować straty energii wynikające z działania sił oporu w dolnym punkcie należy delikatnie szarpnąć nitkę do góry, dostarczając porcje energii.
Warto zauważyć, że jojo nie obraca się w płaszczyźnie poziomej, lecz wykonuje ruch obrotowy w jednej płaszczyźnie, co wynika z zasady zachowania momentu pędu.
Autor: Monika Cholajda
Uwagi do wykonania: bardzo łatwe


Doświadczenie 2
Potęga siły tarcia - tarcie statyczne i dynamiczne
Materiały: stos książek, kartka papieru, drewniany kij, ciężarek zawieszony na wstążce
Przebieg doświadczenia: Popychamy stos książek. Gdy działamy małą siłą to książki spoczywają. Gdy siła jest odpowiednio duża, książki ruszają z miejsca i można wtedy działać mniejszą siłą.
Na drewnianym, gładkim kiju zawieszamy wiszący na wstążce ciężarek, mogą to być nakrętki. Nachylamy kij pod dużym kątem, tak aby spoczywające nakrętki nie zsuwały się. Gdy obracamy kij wzdłuż osi podłużnej to ciężarek z tasiemką zsuwa się w dół. Jeśli przestajemy obracać kij, ciężarek zatrzymuje się.
Kartkę papieru wkładamy między kartki książki. Im większa część książki naciska na kartkę tym trudniej ją wyciągnąć. Jeśli kartkę włożymy w dolną część książki to całość się porusza.
Przekładamy jedną po drugiej kartki papieru dwóch książek, tak aby je ze sobą szczepić. Dwie osoby łapią za grzbiety książek i próbują je rozdzielić. Rozdzielenie książek jest niemożliwe.
Wyjaśnienie: Siły tarcia to siły przeciwstawiające się ruchowi dwóch powierzchni względem siebie. Gdy powierzchnie spoczywają i działa siła równoległa do powierzchni styku to działa wtedy siła tarcia statycznego (spoczynkowego), która równoważy siłę zewnętrzną. Jeżeli zwiększamy siłę zewnętrzną to przy pewnej wartości tej siły, ciało zaczyna się poruszać. To oznacza, że tarcie statyczne ma wartość maksymalną. Maksymalne tarcie statyczne zależy od siły wzajemnego nacisku i od rodzajów powierzchni trących.
W czasie ruchu działa siła tarcia kinetycznego (dynamicznego), która ma stałą wartość. Tarcie kinetyczne zależy również od siły wzajemnego nacisku i rodzajów powierzchni trących.
Siły tarcia wynikają przede wszystkim z nierówności powierzchni. Jeżeli powierzchnie spoczywają względem siebie to nierówności silnie "trzymają" oba ciała i trudno jest ruszyć. W czasie ruchu nierówności już mniej wchodzą między siebie więc tarcie kinetyczne ma mniejszą wartość niż maksymalne tarcie statyczne.
Autor: Monika Cholajda i Patrycja Wysocka
Uwagi do wykonania: bardzo łatwe


Doświadczenie 3
Poduszkowiec
Materiały: balon, płyta CD, korek od płynu do naczyń, kawałek plasteliny
Przebieg doświadczenia: Do płyty kompaktowej przyklejamy korek od płynu do naczyń używając plasteliny. Nadmuchujemy balon i zakładamy go na zamknięty korek. Po otwarciu korka z balonu powoli uchodzi powietrze. Stawiamy poduszkowiec na ławce. Porusza się on praktyczne bez tarcia.
Wyjaśnienie: Przez dziurkę na środku płyty, wylatuje powietrze z balonu. Dostaje się ono pod płytę i między płytą a stołem tworzy się cienka poduszka z powietrza. Dzięki "poduszce" płyta prawie nie dotyka podłoża, przez co tarcie jest minimalne. Jeśli słabiej otworzymy korek to mniej powietrza wylatuje pod płytę i jest trochę większe tarcie ale za to poduszkowiec porusza się dłużej.
Autor: Monika Cholajda
Uwagi do wykonania: łatwe


Doświadczenie 4
Zderzenia centralne monet
Materiały: monety różnej wielkości
Przebieg doświadczenia: Na początek kładziemy na stole dwie identyczne monety. Uderzamy linijką w jedną z monet, aby trafiła ona centralnie w spoczywającą monetę (prędkość poruszającej się monety musi leżeć na prostej przechodzącej przez środki monet). Poruszająca moneta zatrzymuje się, a spoczywająca porusza się dalej z tą samą prędkością. Gdy uderzamy monetą o mniejszej masie niż spoczywająca, to odskakuje ona do tyłu. Jeśli uderzamy monetą o większej masie to obie monety poruszają się w tą samą stronę co uderzająca moneta.
Wyjaśnienie: Zderzenia monet można w dość dobrym przybliżeniu traktować jako sprężyste. W zderzeniach sprężystych spełniona jest zasada zachowania pędu i zasada zachowania energii. Rozwiązując dość skomplikowany układ równań można wyliczyć prędkości po zderzeniu. Gdy następuje zderzenie sprężyste dwóch monet o tych samych masach to uderzająca moneta przekazuje cały swój pęd monecie spoczywającej. Innym przykładem takiego zachowania jest kołyska Newtona. Zainteresowanych analizą matematyczną odsyłamy do podręczników fizyki na poziomie rozszerzonym.
Autor: Monika Cholajda
Uwagi do wykonania: bardzo łatwe


Doświadczenie 5
Zderzenia skośne monet
Materiały: monety różnej wielkości, linijka, papier, długopis
Przebieg doświadczenia: Do stoły przyczepiamy białą kartkę papieru. Najpierw kładziemy monety o tych samych masach. Uderzamy linijką w jedną z monet, aby trafiła ona skośnie czyli niecentralnie w spoczywającą monetę (prędkość poruszającej się monety nie leży na prostej przechodzącej przez środki monet). Tory monet spoczywającej i uderzającej tworzą kąt prosty. Gdy uderzająca moneta ma mniejszą masę to kąt między torami jest rozwarty. Jeśli uderzająca moneta ma większą masę to monety rozbiegają się pod kątek ostrym. Aby lepiej to zaobserwować na stole kładziemy duży arkusz papieru i rysujemy tory monet.
Wyjaśnienie: Zderzenia monet można w dość dobrym przybliżeniu traktować jako sprężyste. W zderzeniach sprężystych spełniona jest zasada zachowania pędu i zasada zachowania energii. Pęd początkowy monety uderzającej należy rozłożyć na składową wzdłuż prostej przechodzącej przez środki monet i składową prostopadłą do niej. W momencie zderzenia siła działa tylko wzdłuż prostej przechodzącej przez środki monet. Pęd w kierunku prostopadłym do tej prostej więc nie zmienia się. Natomiast pęd w kierunku równoległym będzie się tak zmieniał jak w zderzeniach centralnych. Dla zderzenia o tych samych masach pęd w kierunku równoległym zostaje całkowicie przekazany monecie spoczywającej i kąt po zderzeniu jest prosty. Zachowanie kolejnych przypadków można wytłumaczyć podobnie.
Autor: Monika Cholajda
Uwagi do wykonania: bardzo łatwe


Doświadczenie 6
Dwie piłki czyli zderzenie sprężyste
Materiały: piłka siatkowa, tenisowa i pingpongowa
Przebieg doświadczenia: Piłkę siatkową i tenisową swobodnie puszczamy z tej samej wysokości2 Po odbiciu od podłogi uzyskują one tę samą wysokość. Gdy piłkę tenisową położymy na siatkowej i puścimy swobodnie to po odbiciu od podłoża piłka tenisowa uzyskuje dużą prędkość i wznosi się na wysoko do góry. Podobny efekt uzyskujemy dla piłki siatkowej i pingpongowej.
Wyjaśnienie: Z zasady zachowania energii wynika, że po odbiciu sprężystym czyli bez strat energii piłki wzniosą nie na tą samą wysokość, czyli masa nie ma znaczenia. Gdy piłkę tenisową lub pingpongową położymy na siatkowej i puścimy swobodnie to najpierw od podłoża odbija się piłka siatkowa i zderza się ona sprężyście z piłką tenisową (pingpongową). Gdy ciało o dużej masie zderza się z ciałem o mniejszej masie to mniejsze ciało uzyskuje dużą wartość prędkości. Wynika to z rozwiązania układu równań dla zderzeń sprężystych, wynikających z zasady zachowania energii i zasady zachowania pędu. Takie rozwiązanie można znaleźć w podręcznikach licealnych z fizyki na poziomie rozszerzonym.
Autor: Damian Antczak i Mateusz Kubiak
Uwagi do wykonania: bardzo łatwe


Doświadczenie 7
Druga zasada dynamiki
Materiały: samochodzik, który jeździ bez oporów, sznurek, metalowy haczyk wykonany przykładowo ze spinacza biurowego, nakrętki, stalowe śruby
Przebieg doświadczenia: Do znajdującego się na poziomym stole samochodzika przywiązujemy nitkę z metalowym haczykiem. Kładziemy nitkę na stole tak, aby haczyk zwisał na końcu stołu. Gdy na haczyku zaczepiamy metalową nakrętkę, to samochodzik porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym czyli ze stałym przyspieszeniem. Po zawieszeniu na końcu nitki kolejnych nakrętek przyspieszenie samochodzika wzrasta. Jeśli na samochodzik kładziemy ładunek, na przykład metalowe śruby, to jego przyspieszenie się zmniejsza. Gdy na samochodzik położymy dużo śrub to samochodzik nie chce ruszyć z miejsca.
Wyjaśnienie: Eksperyment jest ilustracją drugiej zasady dynamiki: "Jeżeli na ciało działa niezrównoważona siła to ciało porusza się ruchem zmiennym (przyspieszonym, opóźnionym lub krzywoliniowym), z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do działającej siły wypadkowej, a odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała".
Gdy na haczyku zawiesimy nakrętkę to na układ działa stała siła, będąca wypadkową siły ciężkości działającej na nakrętkę oraz siły tarcia kinetycznego i samochodzik porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym czyli ze stałym przyspieszeniem. Po zawieszeniu kolejnych nakrętek działająca siła się zwiększa i przyspieszenie samochodzika wzrasta. Jeśli na samochodzik położymy dodatkowy ładunek to jego przyspieszenie jest mniejsze. Im większa jest masa samochodzika tym przyspieszenie się zmniejsza. Gdy samochodzik z ładunkiem ma bardzo dużą masę to siła tarcia statycznego równoważy siłę ciężkości i samochodzik spoczywa. Po lekkim popchnięciu samochodzika pojawia się tarcie kinetyczne, które jest mniejsze od statycznego i siła ciężkości działająca na nakrętki nieznacznie przewyższa tarcie, wtedy samochodzik porusza się z bardzo małym przyspieszeniem.
Autor: Anita Wachowska i Dominik Szady
Uwagi do wykonania: bardzo proste


Doświadczenie 8
Siła dośrodkowa
Materiały: kuleczka, szklanka, ciężarek (np. kluczyk lub nakrętka), sznurek
Przebieg doświadczenia: Kulkę przykrywamy szklanką i wprowadzamy w ruch po okręgu. Gdy gwałtownie podniesiemy szklankę do góry to kuleczka nie porusza się po okręgu tylko po linii prostej.
Do kluczyka zawiązujemy sznurek i zakreślamy nim kółka w powietrzu. Kluczyk porusza się po okręgu. Jeśli puścimy sznurek to kluczyk porusza się swobodnie.
Wyjaśnienie: Aby ciało poruszało się po okręgu musi działać siła dośrodkowa. W przypadku kuleczki rolę siły dośrodkowej pełni siła nacisku szklanki, a w ruchu ciężarka na sznurku - siła naciągu sznurka. Gdy puścimy sznurek to ciężarek porusza się po linii prostej jeśli prędkość w chwili puszczenia była pionowa lub po paraboli w pozostałych przypadkach.
Autor: Anita Wachowska
Uwagi do wykonania: bardzo łatwe


Doświadczenie 9
Model wirówki
Materiały: : butelka plastikowa, dwa sznurki, plastikowe wieko, linijka, cyrkiel
Przebieg doświadczenia: Od plastikowej butelki odcinamy górną część zostawiając około 10 cm od dołu. W tak powstałym pojemniku, odległości około 2.5 cm od góry robimy naprzeciw siebie otwory, przez które przeprowadzamy i zawiązujemy sznurek. Na środku powstałego uchwytu zawiązujemy sznurek o długości pozwalającej na zataczanie pojemnikiem szerokich kręgów. Plastikowym wieku robimy gęsto małe dziury, a następnie wkładamy wieko do pojemnika w odległości około 1 cm od dna. Chusteczkę moczymy w wodzie i kładziemy ją na wieku. Uchwyt ze sznurków bierzemy w ręce i zaczynamy kręcić nim energicznymi ruchami. Po kilku chwilach wyciągamy lekko podsuszoną chusteczkę, a w butelce pozostaje sporo wody.
Wyjaśnienie: Na ciało poruszające się po okręgu działa siła odśrodkowa zwrócona na zewnątrz okręgu więc ciała chcą odsuwać się jak najdalej od osi obrotu. Chusteczka jest zatrzymywana przez plastikowe wieko z dziurkami, a woda przez dziurki przedostaje się na sam koniec butelki. W taki sposób działa wirówka w pralce. Oczywiście nasza wirówka wykonuje jedynie kilkadziesiąt obrotów na minutą, natomiast w pralce bęben obraca się od 400 do 1200 razy na minutę. Proszę się więc nie dziwić, że chusteczka jest nadal mokra, ale woda już z niej nie kapie.
Autor: Jacek Jastrzębski
Uwagi do wykonania: łatwe


Doświadczenie 10
Kubki z wodą na obracającej się tacy - siła odśrodkowa
Materiały: wiadro, plastikowa taca, cztery plastikowe kubki, sznurek, woda
Przebieg doświadczenia: Do wiadra nalewamy wody. Gdy wykonujemy wiadrem dość szybkie koliste ruchy to woda nie wylewa się.
Do czterech plastikowych kubków nalewamy wody i stawiamy je na tacy. Do tacy przywiązujemy cztery sznurki. Gdy szybko obracamy tacę w płaszczyźnie pionowej to szklanki nie spadają i woda się nie wylewa z kubków. Jeśli prędkość obrotu tacy w danym momencie zmniejsza się to kubki z wodą zsuwają się z tacy.
Wyjaśnienie: Rozpatrujemy ruch wirującego ciała w układzie nieinercjalnym czyli związanym z obracającym się ciałem. Wprowadza się wtedy siłę bezwładności zwróconą na zewnątrz okręgu zwaną siłą odśrodkową. Zależy ona między innymi od prędkości kątowej czyli szybkości obrotu. Jeśli szybko będziemy obracać wiadrem z wodą lub tacą z napełnionymi kubkami, to na wodę działa duża siła odśrodkowa, przewyższająca siłę ciężkości i woda się nie wylewa. Gdy prędkość obrotu tacy w danym momencie zmniejsza się to siłą odśrodkowa jest mała i woda może wylać się z wiadra lub kubki z wodą zsuwają się z tacy.
Autor: Dominik Szady
Uwagi do wykonania: bardzo łatwe


Doświadczenie 11
Efekt Magnusa
Materiały: walec z kartonu (średnica 5cm, długość 20-25cm) z krążkami stabilizującymi ruch na końcach, dwie długie wstążki
Przebieg doświadczenia: Z kartonu wykonujemy walec i doklejamy do jego końców dwa krążki stabilizujące ruch walca. Do walca mocujemy dwie wstążki i nawijamy je. Trzymamy końce wstążek u góry i puszczamy swobodnie walec. Spada on swobodnie w dół, obracając się jednocześnie wokół osi. Walec nie spada pionowo tylko odchyla się w jedną lub w drugą stronę w zależności od tego jak zostały nawinięte wstążki.
Wyjaśnienie: Ruch jest względny więc można traktować walec jako nieruchomy, a wtedy powietrze porusza się przeciwnie do ruchu walca. Obracający się walec dzięki siłom lepkości wymusza dodatkowy ruch wirowy otaczającego powietrza. Po jednej stronie walca ruch wirowy powietrza jest zgodny z kierunkiem ruchu powietrza (prędkość powietrza jest tutaj duża), a z drugiej przeciwny (prędkość jest mała). Zgodnie z prawem Bernoulliego "Suma ciśnień statycznego dynamicznego i hydrostatycznego w cieczy lub gazie jest stała". Tam gdzie prędkość powietrza jest duża, ciśnienie dynamiczne jest małe, musi więc być duże ciśnienie statyczne. Na odwrót, tam gdzie duża jest prędkość powietrza to ciśnienie dynamiczne jest duże a statyczne małe. Różnica ciśnień statycznych powoduje powstanie siły zwanej siłą Magnusa, skierowanej prawie prostopadle do kierunku ruchu powietrza. Poruszające się i obracające ciało więc skręca i w naszym doświadczeniu walec odchyla się od pionu.
Efekt Magnusa występuje podczas ruchu piłki w grach sportowych (dzięki temu można podkręcać piłkę) oraz w trakcie lotu pocisków karabinowych lub armatnich, którym nadano ruch wirowy.
Autor: Monika Cholajda i Daria Ochocka
Uwagi do wykonania: średnio łatwe, wstążki można przywiązać do kija lub pręta


Doświadczenie 12
Tresowana szpula czyli moment siły podczas toczenia
Materiały: walec z kartonu (średnica 5cm, długość 20-25cm) z krążkami na końcach, dwie długie wstążki, bezbarwna taśma klejąca, plastelina
Przebieg doświadczenia: Z kartonu wykonujemy walec i doklejamy za pomocą taśmy do jego końców dwa krążki, uzyskując dużą szpulę. Aby zwiększyć jej masę do krążków można równo przylepić plastelinę. Do szpuli mocujemy dwie wstążki i kładziemy szpulę na podłodze. Pociągamy wstążki tak by kąt między wstążkami a podłogą był duży i wtedy szpula się oddala. Gdy wstążki są pod małym kątem to szpula się przybliża. Jeśli kąt jest tak dobrany, aby przedłużenie wstążki leżało na prostej łączącej punkty styku szpuli z podłogą to szpula jedynie się ślizga i nie toczy się.
Wyjaśnienie: Ruch toczącej się szpuli jest złożony. Jednocześnie się ona przesuwa się do przodu i obraca się względem osi przechodzącej przez środek szpuli. Musimy tutaj skorzystać z praw mechaniki bryły sztywnej dotyczących ruchu obrotowego. Aby szpula się obracała musi działać moment siły, który traktujemy jako wektor. Liczymy go jako iloczyn działającej siły, odległości punktu przyłożenia tej siły od osi obrotu(ramieniem siły) i sinusa kąta między siłą a ramieniem. Kierunek tego wektora pokrywa się z osią obrotu a zwrot ustala się z reguły śruby prawoskrętnej zwanej inaczej korkociągu (zostawiamy ją dla bardzo zaawansowanych czytelników). Jeśli kąt między wstążkami a podłogą jest duży to moment siły wymusza oddalanie się szpuli. Gdy wstążki są pod małym kątem to moment siły ma przeciwny zwrot i szpula się przybliża. Jeśli kąt jest tak dobrany, aby przedłużenie wstążki leżało na prostej łączącej punkty styku szpuli z podłogą to kąt między działającą siłą a ramieniem siły jest równy zero. Wtedy nie działa moment siły i szpula jedynie się ślizga, nie obracając się.
Autor: Monika Cholajda
Uwagi do wykonania: średnio łatwe, zamiast szpuli kartonowej można użyć drewnianej (szpulę drewnianą wykonał Marcin Puzio)


Doświadczenie 13
Gumka na nitce - zasada zachowania momentu pędu
Materiały: sznurek, gumka ołówkowa, rurka o gładkim brzegu na przykład obudowa od długopisu
Przebieg eksperymentu: Do nitki przywiązujemy gumkę do ścierania. Nitkę przewlekamy przez rurkę o gładkim brzegu, na przykład obudowę od długopisu. Trzymając w jednej ręce koniec nitki, drugą ręką wprawiamy gumkę w ruch po okręgu. Ciągniemy w dół koniec nitki, zmniejszając promień okręgu, po którym porusza się gumka, w wyniku czego rośnie częstotliwość obrotu gumki.
Wyjaśnienie: Korzystamy z zasady zachowania momentu pędu. Jeżeli na gumkę nie działa zewnętrzny moment siły to moment pędu gumki jest stały. Moment pędu jest proporcjonalny do kwadratu promienia, masy i prędkości kątowej. Jeśli zmniejszamy promień okręgu, to aby moment pędu został zachowany prędkość kątowa gumki musi się zwiększyć, więc zwiększa się także częstotliwość obrotu gumki zawieszonej na nitce.
Autor: Jacek Jastrzębski
Uwagi do wykonania: bardzo proste


Doświadczenie 14
Model w obrotowym fotelu - zasada zachowania momentu pędu
Materiały: obrotowy fotel, dwa ciężarki
Przebieg doświadczenia: Nasz model siedzi w obrotowy fotelu, którego podstawa jest unieruchomiona i trzyma w dłoniach ciężarki. Wprawiamy fotel z modelem w ruch obrotowy. Gdy model odsuwa ręce z ciężarkami na zewnątrz to obraca się wolniej czyli maleje prędkość kątowa. Jeśli ręce z ciężarkami przesuwa do siebie to układ obraca się szybciej czyli ma większą prędkość kątową.
Wyjaśnienie: Korzystamy z zasady zachowania momentu pędu: "Jeżeli na bryłę nie działa zewnętrzny moment siły to moment pędu bryły jest stały". Moment pędu liczymy jako iloczyn momentu bezwładności i prędkości kątowej. Moment bezwładności zależy od masy bryły i rozkładu tej bryły względem osi obrotu czyli od odległości punktów bryły od osi. Jeśli więc odsuwamy ręce to rośnie moment bezwładności i prędkość kątowa musi maleć. Po przyciągnięciu rąk do siebie maleje moment bezwładności i prędkość kątowa rośnie.
Niestety w naszym doświadczeniu występuje tarcie i są straty energii. Prędkość kątowa więc stopniowo maleje niezależnie od ruchu rąk.
Autor: Jacek Jastrzębski, Dominik Szulc, Jakub Darul, Maciej Król
Uwagi do wykonania: łatwe, ale należy użyć fotela, który obraca się bez oporów


Doświadczenie 15
Wahadło z płyty gramofonowej - zasada zachowania momentu pędu
Materiały: płyta gramofonowa, guzik, sznurek
Przebieg doświadczenia: Przez otwór w płycie gramofonowej przekładamy sznurek na końcu którego znajduje się guzik. Wprawiamy płytę w ruch wahadłowy. Podczas drgań płyta obraca się we wszystkich kierunkach.
Następnie nadajemy płycie szybki ruch obrotowy i puszczamy ją. Teraz płyta podczas drgań zachowuje stałą płaszczyznę ruchu obrotowego.
Wyjaśnienie: Eksperyment ilustruje zasadę zachowania momentu pędu. Moment pędu jest wielkością wektorową czyli posiada kierunek zwrot i wartość. Jego kierunek jest prostopadły do płaszczyzny obrotu i ten kierunek musi być zachowany. Jeśli płycie nadamy ruch obrotowy wokół własnej osi to kąt nachylenia płaszczyzny płyty do kierunku ruchu będzie zachowany i nie powstaną wiry hamujące ruch płyty.
Zachowanie stałego kierunku osi obrotu wykorzystuje się przy wystrzale z broni palnej. Pistolety i działa artyleryjskie gwintuje się aby nadać ruch obrotowy. Wtedy pocisk nie koziołkuje i zwiększa się celność strzału. Podobnie jest podczas rzutu dyskiem. Ziemia obraca się wokół swojej osi więc zachowuje stałe ustawienie w przestrzeni (dokładniej wykonuje ruch precesyjny).
Autor: : Jacek Jastrzębski, Monika Cholajda
Uwagi do wykonania: łatwe


Doświadczenie 16
Wyścig samochodzika z toczącymi się bryłami
Materiały: kawałki rur hydraulicznych, kształtki hydrauliczne, wypełniona jednorodna piłeczka, samochodzik
Przebieg doświadczenia: Nachylamy stół i puszczamy dwie rurki o takich samych promieniach, ale różnych masach. Czas zsuwania nie zależy od długości rurki czyli masy. Gdy staczają się sie dwie rurki o różnych promieniach również znajdują się na końcu stołu jednocześnie.
Na przykład do krótszej rurki wkładamy ciężkie kształtki hydrauliczne, aby ją wypełnić. Szybciej stacza się rurka wypełniona. Porównujemy staczanie się wypełnionej piłki czyli jednorodnej kuli z obręczą. Szybciej stacza się wypełniona kula.
Na koniec urządzamy wyścig samochodzika z rurą i wypełnioną piłeczka czyli, jednorodną kulą. Samochodzik zjeżdża najszybciej.
Wyjaśnienie: Można udowodnić, że jeśli nie uwzględniamy oporów ruchu, to czas zsuwania lub staczania się nie zależy od masy oraz w przypadku toczenia od promienia bryły przy tym samym kształcie.
Toczące się bryły posiadają zarówno energię kinetyczną ruchu postępowego jak i obrotowego. Początkowa energia potencjalna dzieli się na obie energie. Energia kinetyczna ruchu obrotowego zależy od prędkości oraz od rozkładu masy względem osi obrotu czyli momentu bezwładności. Przy podobnej masie największy moment bezwładności posiada obręcz, potem wypełniony walec, a najmniejszy wypełniona jednorodna kula. Czas staczania się zależy więc od kształtu ciała. Im masa jest bardziej skupiona wokół osi obrotu, czyli jest mniejszy moment bezwładności bryły to mniejsza jest energia kinetyczna kuchu obrotowego, bryła może osiągnąć większą prędkość i czas staczania jest krótszy.
Samochodzik pomijając malutkie kółka w czasie ruchu posiada tylko energię kinetyczną ruchu postępowego więc osiąga największą prędkość i wygrywa wyścig.
Autor: Milena Cichocka
Uwagi do wykonania: dość łatwe, niestety wytłumaczenie jest na poziomie rozszerzonym dla liceum


Doświadczenie 17
Środek ciężkości (masy) ciała
Materiały: szczotka do zamiatania, stalowe śruby pełniące rolę obciążnika, klejąca taśma malarska, widelec, łyżka ,wykałaczka lub patyk do szaszłyka albo zapałka, szklanka
Przebieg doświadczenia: Szczotkę opieramy na dwóch palcach i zbliżamy je do siebie. Palce za każdym razem spotykają się w tym samym punkcie zwanym środkiem ciężkości. Do górnego końca szczotki przyczepimy obciążnik (stalowe śruby) i powtarzamy poprzednią czynność. Po zmianie położenia obciążnika, zbliżające się palce spotykają się w innym miejscu.
Łączymy łyżkę z widelcem i do widelca dodatkowo wkładamy zapałkę lub wykałaczkę, odpowiednio ją ustawiając. Metodą prób i błędów opieramy zapałkę na szklance tak, aby cała bryła była w równowadze.
Wyjaśnienie: Środek masy ciała lub układu ciał jest to punkt mający masę całego ciała, zastępujący cały układ, czyli wtedy ciało można tak traktować tak, jakby cała masa była skupiona w jednym punkcie. W jednorodnym polu grawitacyjnym środek masy pokrywa się z środkiem ciężkości ciała, czyli z punktem do którego przyłożona jest wypadkowa siła ciężkości działająca na ciało. Jeśli oprzemy ciało w środku ciężkości (masy) to ciało jest w stanie równowagi, ponieważ względem tego punktu nie działa żadem moment siły.
Jeśli szczotkę opieramy na dwóch palcach i zbliżamy je do siebie, to na palec, na który działa mniejsza siła nacisku, działa też mniejsza siła tarcia i ten palec się zbliża do środka ciężkości, aż oba palce spotykają się w środku ciężkości. Środek ciężkości (masy) zależy od wartości mas poszczególnych części ciała i rozkładu masy tych części. Dlatego gdy przyczepiliśmy do górnego końca szczotki obciążnik, to położenie środka ciężkości się zmieniło. Po zmianie położenia obciążnika środek ciężkości również jest w innym miejscu ponieważ zmienia się rozmieszczenie części składowych bryły.
Środek ciężkości (masy) wcale nie musi zawierać się w bryle, ale może być poza nią. Bryła złożona z połączonej łyżki z widelcem ma środek ciężkości poza tą bryłą w punkcie podparcia zapałki na szklance.
Autor: Szymon Gruszczyński i Dominik Szady
Uwagi do wykonania: bardzo proste


Doświadczenie 18
Równowaga ciał czyli kiedy stojąca bryła się nie przewraca
Materiały: deseczki, długa śruba z nakrętką, podkładki, puszka po napoju, woda, szklana butelka, piłka do drewna, wiertarka, pilnik do drewna
Przebieg doświadczenia: Urzynamy ukośnie jeden koniec deseczek. Wykonujemy równolegle do uciętych końców dziurę za pomocą wiertarki i pilnika. Przez dziurę w jednej deseczce przekładamy śrubę, dwie duże podkładki i zakręcamy na końcu nakrętkę. Do dziury w drugiej deseczce wkładamy szklaną butelkę z odpowiednią ilością wody. Zmieniając położenie podkładek ustawiamy pierwsza deseczkę na stole. Ustawiamy ukośnie puszkę po napoju nalewając do niej odpowiednią ilość wody. Na koniec stawiamy ukośnie uciętą deskę z butelką wsuniętą w otwór, zmieniając ilość wody w butelce i położenie butelki.
Wyjaśnienie: Bryła czyli ciało którego odległości poszczególnych części nie zmieniają się, jest w stanie równowagi, gdy rzut pionowy jej środka ciężkości (środka masy) zawiera się w podstawie. Jeśli rzut pionowy jej środka ciężkości wyjdzie poza podstawę to na bryłę działa niezrównoważony moment siły i bryła się przewraca. Położenie środka ciężkości zmieniamy kolejno: zmieniając położenie podkładek, nalewając do puszki odpowiednią ilość wody oraz zmieniając położenie butelki w otworze drugiej deseczki lub ewentualnie zmieniamy ilość wody w butelce.
Autor: Julia Nykiel
Uwagi do wykonania: druga część bardzo łatwa, aby w deseczkach wykonać dziury należy iść do stolarza lub dysponować najprostszymi narzędziami stolarskimi


Doświadczenie 19
Turbina wiatrowa z plastikowych butelek
Materiały: cztery duże plastikowe butelki po napojach, kombinerki, gwóźdź, nożyczki, śruby z nakrętkami, dwie listewki, gwoździe, młotek, łożysko kulkowe, metalowa rura, drewniany trzonek
Przebieg doświadczenia: W czterech plastikowych butelkach po napoju wycinamy duże otwory. Na środku dna butelek rozgrzanym gwoździem wykonujemy dziurki, aby przeszły przez nie śruby. Z dwóch listewek wykonujemy krzyżak i na końcach listewek wywiercamy otwory. Do listewek przykręcamy za pomocą śrub przygotowane wcześniej butelki. Butelki ustawiamy tak, aby otwory były na obwodzie okręgu jeden za drugim. Krzyżak z butelkami przykręcamy do łożyska i osadzamy je na metalowej rurze. Stawiamy turbinę na odkrytym terenie gdy wieje wiatr i turbina się obraca niezależnie od kierunku wiatru.
Wyjaśnienie: Gdy wiatr napotyka na dziurę w butelce to napiera na wklęsłe ścianki butelki i działająca siła nadaje butelce ruch. Jeśli wiatr natrafi na powierzchnie kulistą butelki to opływa ją i nacisk wiatru jest bardzo mały. Turbina więc się obraca zawsze w tą samą stronę niezależnie od kierunku wiatru. Następuje tutaj zamiana energii kinetycznej wiatru na energię kinetyczna ruchu obrotowego turbiny.
Autor: Hanna Nykiel, Julia Nykiel i Szymon Bartczak
Uwagi do wykonania: bardzo pracochłonne


Czternaście kolejnych eksperymentów dotyczących mechaniki można znaleźć na podstronie "Doświadczenia domowe", która prezentuje cały projekt.
Cykloida - toczenie się obręczy i zsuwanie się po torze w kształcie odwróconej cykloidy
Wyścig monet czyli swobodny spadek i rzut poziomy
Wypływający strumień wody z butelki
Opory powietrza podczas swobodnego spadku
Nieważkość w spadającej butelce
Klucze w stanie nieważkości
Bezwładność jajka czyli jak rozróżnić jajko surowe od ugotowanego?
Bezwładne jajko
Bezwładność płomienia świeczki
Bezwładność ciał
Odrzutowy samochodzik - zjawisko odrzutu
Rakieta z butelki - odrzut
Odrzut puszki po napoju
Jazda pod górę


Wykonanie filmów w poszczególnych doświadczeniach (w nawiasach podane są numery doświadczeń)
Filmowanie: Sz. Gruszczyński (3, 8, 9, 10, 17), A. Bartczak (1, 2, 4, 5, 7, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 19), M. Kubiak (6)
Lektor: J. Jastrzębski (3, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15), Sz. Bartczak (1, 2, 4, 5, 7, 10, 16, 17), K. Kościankowski (6), H. Nykiel (18, 19)
Montaż: Sz. Gruszczyński (3, 8, 9, 10), M. Kubiak (6), A. Bartczak (1, 2, 4, 5, 7, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19)