,,Fizyka da się lubić”-2017 Wagi na ostrzu noża Doświadczenia przeprowadziły: Julia Czachorowska, Alicja Grzybowska, Małgorzata Rękawiecka

Zadanie naszego zespołu to jak najdokładniejsze zważenie piórka Zadanie naszego zespołu to jak najdokładniejsze zważenie piórka. Było to dla nas ogromne wyzwanie, gdyż jesteśmy uczennicami I klasy gimnazjum i dopiero zaczynamy naszą przygodę z fizyką. Zgodnie z regulaminem konkursu wagi zrobiłyśmy z materiałów znalezionych w domu, używając narzędzi z przydo-mowego garażu. Nasze wagi wykorzystują zasadę działania dźwigni dwustronnej. Belki profesjonalnych wag szalkowych oparte są na ostrzu pryzmatu. Myśląc „ostrze” przyszedł nam do głowy najbardziej ostry przedmiot domowego użytku, czyli nóż, więc to na ostrzu noża oparłyśmy belki naszych wag i umieściłyśmy je w osłonie wykonanej z folii stretch. W celu określenia masy piórka wykonałyśmy trzy doświadczenia.

Doświadczenie 1: Waga z linijki

Niepewność pomiaru masy odważnika Niepewność pomiaru obliczmy jako niepewność względną ze wzoru: Niepewność bezwzględna dla mniejszego odważnika , zatem Niepewność bezwzględna dla większego odważnika , zatem Dokładne obliczenia można znaleźć w pliku: KrojczynObliczenia.xlsx

Wnioski: Doświadczenie jest bardzo czasochłonne, ze względu na trudność prawidłowego ustawienia belki. Wymaga ogromnej precyzji przy przesuwaniu przedmiotów po linijce, gdyż wywołane drgania mogą przesunąć punkt podparcia. 1 mm linijki waży 96 mg, więc nawet minimalnie nierówne ramiona dadzą bardzo duży błąd. Wykonanie tych kilku pomiarów zajęło nam ponad godzinę.

Doświadczenie 2: Waga z patyka do szaszłyków

Niepewność pomiaru obliczmy jako niepewność względną ze wzoru: Niepewność bezwzględna dla mniejszego odważnika , zatem Niepewność bezwzględna dla większego odważnika , zatem Dokładne obliczenia można znaleźć w pliku: KrojczynObliczenia.xlsx Każdy, kto chce zważyć piórko tak przygotowanymi wagami, może skorzystać z zaprogramowanej przez nas aplikacji dostępnej na stronie naszej szkoły http://gimkrojczyn.pl/ w zakładce „Waga”

Wnioski: Wydawało się nam, że doświadczenie będzie łatwiejsze do wykonania i mniej czasochłonne niż pierwsze. Niestety patyk ciągle się ześlizguje, a jego okrągły kształt bardzo utrudnia stabilne ułożenie na ostrzu noża, przez co trudno nam było prawidłowo odczytać długość ramienia. Konsekwencją tego są większe błędy, niż w przypadku pierwszej wagi.

Doświadczenie 3: Waga z klocków Lego Do wykonania wagi potrzebny jest kawałek płyty meblowej (lub deski), nóżki od starej pralki (lub śruby z nakrętkami), fragment teleskopowego kija od mopa (lub od miotełki do kurzu), mały kątownik, kawałek ostrza od noża do tapet (ok. 2 cm), kilka klocków Lego (po dwa jednakowe), dwie plastikowe miseczki od dipów z potraw „na wynos” (lub dwa wieczka od kawy mrożonej), nici, kilka cienkich śrub z nakrętkami, prosty patyk od szaszłyka, dwie metalowe końcówki od długopisu i odrobina plasteliny.

Przed przystąpieniem do ważenia należy ustawić podpórkę w pionie, a belkę w równowadze przesuwając nakrętki. Wskazówka wypoziomowanej, odaretowanej i nieobciążonej wagi powinna znajdować się w położeniu środka skali. Używając odważników 2 mg i 6 mg zrobić podziałkę. Dla naszej wagi po zaznaczeniu położenia wskazówki dla każdego z odważników (układanych kolejno na obu szalkach – metoda ważenia podwójnego) i równym podzieleniu odległości, określamy czułość na 1 podziałka – 2 mg. Przy okazji wieszania szalek pojawił się pomysł wykonania odważników z nitek. Z informacji na opakowaniu wynika, że 1000 m nici waży 30 g. Zatem 1 m ma masę 30 mg. Popełniając przy cięciu błąd 1 mm, błąd masy wynosi 0,03 mg. Nawet biorąc pod uwagę rozciągliwość nici i błąd 1cm czyli 0,3 mg, jest on mniejszy niż przy odważnikach z papieru. Do wagi wykonałyśmy więc zestaw odważników nitkowych. Należy nakładać je pincetą.

Aby wyeliminować błąd, który mogłyby spowodować nierówne ramiona wagi, piórko ważyły dwie osoby, każda po 2 razy, kładąc je raz na prawej, raz na lewej szalce. Użyte odważniki to 2 x 20 mg, 10 mg lub 2 x 20 mg, 5 mg, 2 x 2 mg. Zatem błąd ich masy to lub Ze względu na użyte odważniki i czułość wagi, ustalamy wynik pomiarów na Wnioski: Zbudowanie wagi zajmuje sporo czasu, lecz samo ważenie odbywa się najszybciej, w porównaniu z poprzednimi doświadczeniami. Popełniany jest też najmniejszy błąd. Gdybyśmy w doświadczeniach 1 i 2 użyły odważników nitkowych, to niepewność pomiarów byłaby mniejsza niż wcześniej, lecz i tak nadal czas potrzebny na zważenie zdecydowanie dłuższy niż w doświadczeniu 3.