Natuurkunde

valversnelling


Inleiding

De valversnelling op aarde is de waarde van g, in Nederland is dat 9,81m/s2. Het geeft hoe hard een voorwerp versneld dat een vrije val heeft, indien er geen andere krachten opwerken (zoals luchtweerstand).

Historie

Galileo deed al proeven met vallende bollen van de toren van Pisa. Newton stelde in zijn tweede wet vast dat kracht evenredig is massa maal versnelling. Hij veronderstelde dat alles wat een massa heeft een kracht veroorzaakt op een andere massa met als gevolg een versnelling. De aarde met zijn grote massa trekt aan ons, en wij trekken een heel klein beetje aan de aarde. Doordat de aarde aan ons trekt heeft alles een versnelling g. De waarde is voor het eerst vastgesteld door Atwood, die met behulp van een proef de waarde van de constante aantoonde. Hij liet twee blokjes met ongelijk gewicht, die verbonden zijn met een touwtje dat over een katrol loopt, een val beweging maken. Uit de versnelling die de blokjes maken is g te berekenen.

Veranderingen in g

Logischerwijs is op andere planeten en andere objecten dan de aarde een andere waarde voor g. Op de maan is de waarde ongeveer 1,63 m/s2. Doordat de aarde draait, wordt de gravitatiekracht tegengewerkt door de schijnkracht middelpuntvliedendekracht. Hierdoor is op de evenaar de waarde van g 9,78 m/s2 en op de polen de waarde 9,83 m/s2.

Bepalen van de waarde van g

Het is mogelijk om zelf de waarde van g te bepalen. Een manier is met een slinger, de formule voor slingertijd is bij je bekend. Als je alles constant houdt en je meet de gemiddelde slingertijd, dan is hieruit g te bepalen. De slingertijd kan je meten met een webcam. Stel je webcam in op 30 frames per seconde, en je analyseert het filmpje per frame, dan kan je erg precies de tijd bepalen.

Een andere methode is met behulp het opwekken van stroom doormiddel van een vallende magneet. Maak twee spoelen met ongeveer een meter er tussen, verbind de spoelen met een geluidskaart op een computer en analyseer het signaal dat binnenkomt. Hieruit is erg precies de tijd waarin de magneet tussen de twee spoelen beweegt. Als alle afstanden bekend zijn, valt de valversnelling te bepalen.

onderzoeksvragen

Valversnelling bepalen
Bepaal de valversnelling met behulp van verschillende methodes. Zijn er verschillen met de werkelijke waarde, waarom zijn die er en hoe kan je de metingen verbeteren?

Atwood
Hoe heeft Atwood de valversnelling bepaalt?

Onderzoek in het verleden
Zoek uit hoe verschillende mensen onderzoek hebben gedaan naar de valversnelling. Waarom kreeg Galileo problemen met de katholieke kerk?

Verschillen
Waarom verschilt de valversnelling op de polen? Waarom is verschilt de valversnelling op grote hoogte, maar waarom valt dit verschil mee als je op een berg staat?