การสร้างชุดทดลองการตกอิสระโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์

การตกอย่างอิสระ ( Free Fall )เป็นการตกอย่างเสรีภายใต้อิทธิพลของสนามความโน้มถ่วงของโลก เป็นการเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติด้วยความเร่งคงที่ ความเร่งของการเคลื่อนที่ในกรณีนี้ เรียกว่า ความเร่งเนื่องจากความโน้มถ่วง ซึ่งนิยมให้สัญลักษณ์เป็น g ความเร่งเนื่องจากความโน้มถ่วงของโลกมีทิศเข้าสู่ศูนย์กลางของโลกเสมอ

โดยปกติค่า g ขึ้นกับระดับความสูงแต่ที่ใกล้ผิวเปลือกโลกค่าของ g = 9.8 m/s² (ไม่คิดแรงต้านอากาศ) ซึ่งถ้าไม่ระบุเป็นอย่างอื่นให้ใช้ค่านี้ในการคำนวณเมื่อโยนวัตถุขึ้นหรือลงตามแนวดิ่ง แต่ละกรณีวัตถุจะเคลื่อนที่ด้วยขนาดความเร่งเท่ากัน ความเร่ง g มีเครื่องหมายเป็นบวกหรือลบขึ้นกับการพิจารณาแนวแกน xและy กล่าวคือ เมื่อกำหนดให้แกน +y ตั้งขึ้น ทิศลงล่างย่อมแทนได้ด้วยเครื่องหมายลบ ดังนั้นความเร่งของการเคลื่อนที่ตามแนวดิ่งอย่างเสรีคือ a = -g จึงเขียนสมการของการเคลื่อนที่ตามแนวดิ่งอย่างเสรี

ลักษณะของการเคลื่อนการตกอย่างอิสระมี 2 ลักษณะ

1. ปล่อยลงในแนวดิ่งด้วยความเร็วต้นเท่ากับศูนย์ (u=0)
2. โยน/ปาขึ้นหรือลงในแนวดิ่งด้วยความเร็วต้น (u>0)

นำชุดทดลองการตกอิสระที่สร้างขึ้นดังกล่าว ไปใช้ในการเรียนการสอนจริง ณ สาขาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยราชภัฏบุรีรัมย์ เพื่อหาค่าความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก โดยมีนักศึกษาสาขาฟิสิกส์ ชั้นปีที่ 1 หมู่ 1 และหมู่ 2 จำนวน 58 คน เข้าร่วมการทดลองใช้ชุดทดลองการตกอิสระดังกล่าว

โดยทำการทดลองทั้งหมด 3 ครั้ง แล้วนำค่าเฉลี่ยของเวลาที่ได้มายกกำลังสอง เพื่อเขียนกราฟความสัมพันธ์ระหว่างระยะการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง หรือระยะการตก กับเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ยกกำลังสอง แล้วหาความชันของกราฟเพื่อใช้ในการคำนวณ

จากการทดลอง แล้วนำมาเขียนกราฟ พบว่า ค่าความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกที่ได้จากชุดปฏิบัติการการตกอิสระมีค่า 9.836  m/s² นำค่า g ที่ได้ มาหาค่าความคลาดเคลื่อนจากค่า g มาตรฐานคือ 9.81 m/s²     = 0.265 %