Hæfnisverkefni

7.2 Þyngdarlögmál Newtons og almenn afstæðiskenning Einsteins

Verkefni 19. Hannaðu tilraun til að prófa hvort segulkraftur sé í öfugu hlutfalli við annað veldi fjarlægðar. Þyngdarsvið, segulsvið og rafsvið verka öll úr fjarlægð, en fylgja þau öll lögmáli öfugs ferningssambands? Einn munur á kröftunum sem tengjast þessum sviðum er að þyngdarafl er eingöngu aðdráttarkraftur, en hinir tveir kraftarnir geta einnig verið fráhrindikraftar. Almennt segir lögmálið að krafturinn F sé jafn fastanum C deilt með öðru veldi fjarlægðarinnar d milli hlutanna: F = C/d².

Hafðu þessi efni með í hönnuninni:

• Tveir sterkir varanlegir stangarseglar
• Gormvog sem getur mælt litla krafta
• Stutt reglustika með millimetrakvarða

Notaðu seglana til að rannsaka sambandið milli aðdráttarkrafts og fjarlægðar.

1. Hver verður óháða breytan?
2. Hver verður háða breytan?
3. Hvernig muntu mæla hvora breytu?
4. Ef þú teiknar óháðu breytuna á móti háðu breytunni og lögmál öfugs ferningssambands stenst, verður grafið þá bein lína? Útskýrðu.
5. Hvaða graf yrði bein lína ef lögmál öfugs ferningssambands stæðist?

Stuðningur við kennara

Seglarnir þurfa að vera sterkir, til dæmis neódýmseglar eða kúaseglar (spyrjið dýralækni). Bendið á að nemendur gætu mælt annaðhvort fjarlægð á móti aðdráttarkrafti eða fjarlægð á móti fráhrindikrafti. Aðdráttarkraft við mismunandi fjarlægðir má mæla með gormvoginni. Fráhrindikraft má mæla með því að láta seglana falla ofan í gegnsætt rör sem snýr þannig að þeir hrindi hvor öðrum frá sér. Fjarlægðin er þá fjarlægðin milli seglanna. Spyrjið hver krafturinn verður. Spyrjið hvernig þau gætu breytt kraftinum og þar með breytt fjarlægðinni.