Kinematika

Rovnoměrný pohyb (krabice)

  • grafy rovnoměrného pohybu při různých rychlostech
  • Pozor na napětí na motorku 12 V!

Sonar

Sonar - grafy pohybu

Sonar Sonar - graf

  • Vysvětlení principu sonaru.
  • Naměření závislosti dráha na čase a analýza klidu a rovnoměrného pohybu.
  • Určení rychlosti z grafů – $\frac{\Delta s}{\Delta t}$ nebo aproximace lineární funkcí.
  • Lze tak dělat i zrychlený pohyb a aproximovat kvadratickou funkcí.
  • Studenti mohou zpracovávat na počítačích, kde je ISES (i bez sonaru) dva experimenty uložené na \\serpa\fyzika_ucitel\ISES\Sonar
  • Pozor! Je třeba mít v sonaru dobrou 9V baterii!

Vzduchová dráha

Rovnoměrný a zrychlený pohyb

  • Ustavit dráhu vodorovně, zaháknout nitku s šroubkem na konci. Připravit chňapák na 15 cm. Po ujetí 15 cm jede vozík rovnoměrně – dáváme magnety, kreslíme graf.
  • Odstraníme chňapák a vozík bude zrychlovat, kreslíme graf.
  • Pozor na sklouznutí nitky z kladky!

Nová vzduchová dráha: ustavit dráhu vodorovně, sonar zapojit přímo do USB počítače (stačí automatické nastavení měření), držák sonaru do dolní drážky dráhy (viz foto)

2 závaží na vozíku pro rovnoměrný pohyb, zrychlený pohyb (vrtule rychlost 1), zpomalený pohyb s počátečním rozjetím vozíku - vozík otočen pozpátku

Dostředivé zrychlení

Applet na Šerpovi

\\serpa\fyzika_verejna\01_Mechanika\dostredive_zrychleni.ggb

(pozn. - je třeba si nechat zobrazit algebraické okno)

Videoměření

a) S programem AVISTEP \\serpa\fyzika_verejna\Vyukove_programy\Avistep\

Do Avistepu načteme soubor zrychleny. Jde o záznam pohybu vozíku na vzduchové dráze. Nejprve nastavíme počátek soustavy souřadnic a měřítko a pak na jednotlivých snímcích označíme polohu vozíku. Časový odstup jednotlivých snímků je 0,04 s, protože frekvence snímkování kamery byla 25 snímků za sekundu. Zobrazíme si závislost souřadnice x na čase t a ukáže se graf - parabola. Pohyb vozíku byl tedy rovnoměrně zrychlený.

Data je možné přes schránku vložit do Excelu a proložit spojnici trendu (regresní funkci). Z její rovnice určíme zrychlení vozíku.

b) S programem TRACKER

Nabídka START > Programy > Fyzika > Tracker

Volný pád

a) Hřeben s ISESem

Spustíme ISES, do kanálu A zasuneme modul optická závora. Optickou závoru máme uchycenou ve stojanu tak, aby infračervený paprsek směřoval vodorovně. Nastavíme vzorkovací frekvenci na 10 000, start trigger, sestupná hrana na úroveň 0,5 a pretrigger na 5%. Těleso tvaru hřebene držíme volně dvěma prsty ve svislé poloze, nasuneme první mezerou na paprsek a uvolníme. Na grafu spočítáme zuby a okomentujeme, že těleso zrychluje. Ke grafu přidáme ještě dva, aby byla vidět opakovatelnost pokusu. Rozdíly v grafech jsou způsobeny různou počáteční rychlostí, kterou vstupuje hřeben do optické závory. Nyní zavěsíme na hřeben těžký puk, čímž hmotnost tělesa vzroste mnohonásobně, a pokus zopakujeme. Bude tam asi rozdíl proti předchozím pokusům, ale malý a vysvětlitelný různou počáteční rychlostí. Rozhodně se doba pádu nezkrátila třeba desetkrát, což Aristotelovo učení předpokládalo.

b) S odporem vzduchu

Od doby Aristotela se vžilo, že těžší tělesa spadnou na zem ze stejné výšky za kratší čas. Z novin utrhneme malý papírek a zeptáme se studentů, které ze dvou papírových těles je těžší (má větší hmotnost) a spadne tedy na podlahu dříve. Poté vhodně nakloníme noviny i papírek, aby noviny opravdu dopadly dříve. Sebereme obojí, zmuchláme papírek na kuličku, vhodně nakloníme noviny a pokus zopakujeme, aby noviny dopadly později. Hmotnosti se nezměnily, ale výsledek pokusu byl opačný než poprvé. Studenti sami řeknou, že příčinou je odpor vzduchu. Můžeme promítnout pokus provedený americkými astronauty, při kterém tělesa bez přítomnosti atmosféry dopadnou za stejný čas. Následovat může reálná demonstrace s Newtonovou trubicí.

c) Ve vakuu

V Newtonově trubici nejprve ponecháme vzduch a ukážeme pád peříčka i kuličky s odporem vzduchu. Pak vyčerpáme vzduch vývěvou a pokus zopakujeme. Pozor na manipulaci se skleněnou trubicí, aby nedošlo k nárazu a nějakému naprasknutí skla. Po vyčerpání vzduchu je sklo namáháno hodně velkou silou!

Skládání pohybů

a) Autíčko tažené na papíru

Autíčko s funkční baterií položíme na pás papíru a zapneme motor. Papír táhneme po stole jednou ve směru pohybu, jednou proti směru pohybu a pak kolmo na směr pohybu. Demonstrujeme skládání rychlostí a relativnost pohybu. Diskutujeme, jak situaci vidí řidič auta. Při skládání rychlostí opačných směrů lze nastavit takovou rychlost papíru, že autíčko vzhledem ke stolu je na místě (dát si tam např. klíče). Při skládání kolmých rychlostí lze nejprve namířit autíčko na nějaký bod a bez pohybu papíru ho nechat tam dojet. Pak opět namířit na týž bod, ale pohybovat papírem. Autíčko z papíru na konci sjede a bod mine.

b) Pohyb kola za chůze

Nejprve držíme střed kola v klidu vzhledem k podlaze a kolo roztočíme. Hovoříme o rychlosti v1 bodu A na obvodu (oranžový krepák) vzhledem ke středu kola. Poté kolo roztočíme a jdeme s ním rychlostí v2, což je rychlost středu vzhledem k podlaze. Na tabuli provedeme skládání vektorů pro různé polohy bodu A. Nejčastějším případem ale je, že kolo se bez prokluzování valí po podložce. Pak je v2 rovno v1. Vypočítáme rychlost bodu A vzhledem k podložce a to pro polohy: 1. Bod A je v největší výšce (dva poloměry), 2. Bod A je v poloviční výšce (jeden poloměr), 3. Bod A je v nulové výšce, tedy v bodě dotyku kola spodložkou.

Kolečko - měření dráhy

Nejlépe na chodbě změříme kolečkem dráhu, změříme čas rovnoměrného pohybu autíčka. Případně lze použít pro kruhový pohyb.

mechanika/kinematika.txt · Poslední úprava: 2021/09/16 12:33 autor: Pavel Kycl
CC Attribution-Share Alike 4.0 International
www.chimeric.de Valid CSS Driven by DokuWiki do yourself a favour and use a real browser - get firefox!! Recent changes RSS feed Valid XHTML 1.0