Pracownia: ruch z filmu i trzy zasady dynamiki
Film pozwala wracać do tych samych chwil i porównywać położenia. Nie usuwa jednak błędów ustawienia kamery ani nie mówi sam, jaka siła działała. Pomiar ruchu i interpretacja jego przyczyny są osobnymi krokami.
W tym materiale
Film pozwala wracać do tych samych chwil i porównywać położenia. Nie usuwa jednak błędów ustawienia kamery ani nie mówi sam, jaka siła działała. Pomiar ruchu i interpretacja jego przyczyny są osobnymi krokami.
Potrzebne wiadomości: Droga, prędkość, siła, stoper oraz niepewność odczytu.
Przygotowanie pomiaru
Ustaw krótki poziomy tor dla lekkiego wózka, z ogranicznikiem i miejscem na zatrzymanie. Obok umieść skalę długości. Kamera ma patrzeć prostopadle do toru, a skala leżeć w tej samej płaszczyźnie co śledzony punkt. Nie filmuj ruchu na ulicy. Zapisz odstęp czasu między klatkami i niepewność położenia, nie tylko liczbę pikseli.
Wybierz kilka równych odstępów czasu, odczytaj x i sporządź tabelę t,x. Na osi poziomej wykresu zaznacz sekundy, na pionowej metry. Równe przyrosty położenia sugerują stałą prędkość. Rosnące przyrosty wymagają sprawdzenia przyspieszenia, a nie tylko stwierdzenia „ruch jest szybszy”.
Jedno nagranie, dwa układy odniesienia
Wybierz na wózku stały znak i odczytuj jego współrzędną z kolejnych klatek. Nie śledź raz przodu, raz środka. Dla czasów 0;0,5;1;1,5 s położenia 0;0,20;0,40;0,60 m dają przyrost 0,20 m co 0,50 s. Model x=0,40 t opisuje te dane, ale nie dowodzi, że między dowolnymi klatkami prędkość była idealnie stała.
Gdy kamera porusza się zgodnie z wózkiem z prędkością 0,10 m/s, zmiana współrzędnej kamery wynosi 0,10 t. Odejmujemy ją: x′=0,30 t. Inne nachylenie nie musi świadczyć o zmianie ruchu wózka względem sali. Najpierw ustalamy, względem czego wykonano pomiar.
Wniosek wraz z granicą dokładności
Sprawdź skalę w płaszczyźnie ruchu i faktyczną częstość klatek. Przesunięcie początku współrzędnych nie zmienia różnic położeń, natomiast błędny mnożnik skali zmieni każdą wyznaczoną prędkość. Powtórzenia pomagają ocenić rozrzut, ale nie naprawiają automatycznie błędnego metra na filmie.
Siły i obserwator
Dwa połączone siłomierze ciągnij łagodnie w przeciwnych kierunkach, nie przekraczając zakresów. Porównaj wskazania: parę sił III zasady stanowią siły na dwóch różnych przyrządach. Przy wózku porównaj krótkie odcinki ruchu po puszczeniu; spowalnianie wskazuje wpływ oporów, nie zaprzeczenie I zasadzie. Zmieniając siłę przy stałej masie, badaj zmianę przyspieszenia, a nie tylko końcowej szybkości.
Na wózku można położyć lekki przedmiot na gładkiej podkładce i bardzo łagodnie ruszyć: względem wózka przesuwa się on przeciwnie do przyspieszenia. Nauczyciel zabezpiecza tor przed spadaniem. To demonstracja zmiany układu odniesienia, nie nowej rzeczywistej siły działającej od nieznanego ciała. W opisie oddziel obserwację, hipotezę i ograniczenia tarcia.
Co zmieniamy w badaniu siły?
Do sprawdzenia a=Fwyp/m potrzebujemy siły wypadkowej, nie tylko wskazania jednego czujnika. Gdy napęd ciągnie 0,30 N, a opór wynosi 0,10 N, dla masy 0,50 kg otrzymujemy a=0,40 m/s². Pominięcie oporu dałoby 0,60 m/s² i pozorną niezgodność prawa z doświadczeniem.
W pierwszej serii zmieniaj siłę przy stałej masie całego poruszającego się zestawu. W drugiej porównuj masy przy podobnej sile wypadkowej. Dodatkowy ciężarek może jednocześnie zwiększać napęd i masę układu; takiej serii nie opisuje zdanie „zmieniono tylko siłę”.
Zadania do tego tematu
- Tabela położeń z modelowego nagrania
- Podwojenie siły wypadkowej przy tej samej masie
- Dwa siłomierze i błędne dodawanie sił na jednym ciele
Komentarze (0)
Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.
RSS komentarzy · Powiadomienia e-mail
Dodaj komentarz
Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto