Mjerenje ubrzanje sile teže

Mjerenje ubrzanja sile teže čini se jednostavno. Potrebno je samo mjeriti visinu sa koje tijelo pada i vrijeme koje mu je za to potrebno. Ali tko god je to pokušao shvatio bi da to nije tako jednostavno, a osnovni problem je u preciznom mjerenju vremena. Ako visina nije velika (barem nekoliko metara) vrijeme padanja je malo i teško ga je precizno mjeriti. Danas za mjerenje vremena možemo upotrijebiti računalo sa odgovarajućim softwareom. Preporučam besplatni program Audacity koji u potpunosti zadovoljava naše potrebe. Uz računalo potreban je mikrofon, metar i predmet koji ćemo ispuštati, a ja sam odabrao čeličnu kuglicu.

Najprije instaliramo i pokrenemo program te  pravilno priključimo mikrofon. Odaberemo ravnu i tvrdu podlogu za izvođenje pokusa, to može biti stol ili pod. Postavimo mikrofon u blizinu planiranog mjesta pada kuglice. Izmjerimo visinu sa koje puštamo kuglicu. Ja sam odabrao visinu od 100 cm. Pokrenemo snimanje u programu Audacity i nakon odbrojavanja na zvučni znak ispuštamo kuglicu. Nakon ispuštanja kuglica  udari u podlogu i također ostavi zvučni trag na snimci. Kako izgleda izvođenje pokusa vidimo na slici 1.

                              Slika 1.
                           Snimanje je pokrenuto i na zvučni signal ispuštamo
                          kuglicu sa visine od 100 cm. Kuglica udara u tvrdu
                         podlogu a mikrofon u blizini bilježi sve signale.

Završimo snimanje i analiziramo snimku, a ako je potrebno pojačamo određeni dio signala da se bolje uoči bitni vremenski interval. Na slici 2 označen je vremenski interval od početnog signala kada je započelo padanje do prvog udarca  kuglice u podlogu. U donjem lijevom kutu može se očitati vrijeme padanja od 0.48 s koje je izmjereno pri padu kuglice sa visine od 100 cm. Ponovio sam mjerenje pet puta sa visine od 100 cm i dobio ova vremena : 0.43 s, 0.45s, 0.48 s,  0.47 s i 0.43 s. Pretpostavimo da se kuglica gibala slobodnim padom jednoliko ubrzano i dobivamo ubrzanja sile teže:

   g= 10.8 m/s²  , 9.9 m/s² , 8.7 m/s²  , 9.1 m/s²  , 10.8 m/s²  .
 

Prosječna vrijednost ubrzanja sile teže iznosi 9.8 m/s² sa odstupanjem od 1.1 m/s² što se dobro slaže sa predviđanjima.

Glavni izvor pogrešaka u mjerenju vremena je točno bilježenje početnog trenutka ispuštanja kuglice. Teško je savršeno uskladiti izgovaranje neke riječi ili slova sa ispuštanjem kuglice. Čak je odabir riječi ili glasa igrao ulogu. Na primjer, riječ ''sad'' nije davala dobar rezultat jer je slovo s bilo vremenski razvučeno, kao i kod riječi ''start''. Meni se najbolje pokazalo izgovaranje nekog bezvučnog suglasnika npr. ''B'' ili ''P''.

Slika 2.
Mjerenje vremenskog intervala između signala za ispuštanje kuglice i udarca u podlogu.

Na kraju želim potaknuti nastavnike i učitelje da koriste računala u pokusu kao mjerne instrumente. Pokušajte osmisliti zanimljive i jednostavne pokuse koje mogu napraviti učenici kao samostalan rad.