Vernier přímočarý pohyb rovnoměrný

Pokus číslo: 2036

  • Cíl pokusu

    Ukázat pohyb, který lze přibližně považovat za přímočarý rovnoměrný. Proměřit u takového pohybu závislost rychlosti, zrychlení a dráhy na čase a porovnat je s teorií.
  • Teorie

    Přímočarým pohybem rozumíme takový pohyb hmotného bodu, že jeho trajektorií je úsečka. Dle rychlosti rozlišujeme pohyby rovnoměrné a nerovnoměrné, přičemž pohybem rovnoměrným rozumíme pohyb probíhající se stále stejnou velikostí rychlosti.
  • Pomůcky

    Dráha Vernier s vozíkem, LabQuest, optický snímač polohy vozíků (dále jen snímač).
  • Postup

    Dráhu vyvážíme tak, aby byla lehce nakloněna ve směru pohybu vozíku, kvůli vyrovnávání ztrát z působení odporových sil.

    Připojíme a nastavíme LabQuest (doba měření 3 s, 20 údajů za sekundu, trigger na hodnota dráhy překročí 0,01 m a vynulovat LabQuest v počáteční poloze vozíku).

    Mírným šťouchnutím uvedeme vozík do pohybu.

  • Výsledný záznam

    Při zobrazení dráhy na čase vidíme přímku svírající nenulový úhel s časovou osou. Ukážeme, jak se mění sklon přímky pro různé rychlosti vozíku. Na obrázku 1 jsou zaznamenány dva rovnoměrné pohyby po sobě. V dolní části lze vidět změnu rychlosti vozíku, v horní části je v tom čase vidět změnu směrnice grafu.

    Pokud necháme zobrazit i kousek měření před spuštěním, tak na LabQuestu vidíme při zobrazení rychlosti na čase prudké zrychlení na začátku a poté téměř konstantní hodnotu rychlosti, charakteristickou pro rovnoměrný pohyb.

    Při zobrazení závislosti zrychlení na čase se bude graf pohybovat v okolí nuly, případné výrazné výchylky souvisí s počátečním urychlením a budou tedy na začátku.

    Obr. 1: Záznam dvou rovnoměrných pohybů
  • Vernier obecně

    Optický snímač umožňuje poměrně přesně měřit polohu, rychlost a zrychlení vozíku na dráze. Aby snímač dokázal měřit, musí být připojen na správné straně dráhy. Tuto stranu poznáme podle pozice bílých pruhů. Bílé pruhy na snímači jsou umístěné jen na jedné straně, bílé pruhy na dráze na ně musí navazovat, správné a špatné zapojení ukazuje obrázek 1a a 1b. Měřit pomocí optického snímače je možné pouze vozíky s nástavcem s diodou (viz obrázek 2), přičemž platí, že bílé pruhy na vozíku musí být na stejné straně, na které jsou bílé pruhy na dráze. Diodu je také třeba před měřením zapnout stisknutím, po kterém začne svítit.

    Dráha může mít bílé pruhy na obou stranách, což umožňuje měření z obou stran/dvou vozíků. Toho je zvláště výhodné při pokusech se srážkami.

    obrázek 1a a 1b – umístění optického snímače, vlevo správně, vpravo špatně
    Obrázek 1a a 1b – umístění optického snímače, vlevo správně, vpravo špatně
    obrázek 2 – vozík umožňující měření
    Obrázek 2 – vozík umožňující měření
  • Poznámky k LabQuestům:

    Přívod ze snímače se přivádí ze strany, viz obrázek 3.
    obrázek 3 – připojení LabQuestu
    Obrázek 3 – připojení LabQuestu

    V rohu LabQuestu je umístěna tyčinka na pohodlné ovládání, viz obrázek 4.

    obrázek 4 – tyčinka na ovládání LabQuestu
    Obrázek 4 – tyčinka na ovládání LabQuestu
Typ pokusu: kvantitativní
Věková skupina: od 2. stupně základní školy
Potřebné vybavení: vyžaduje specifické pomůcky
Čas přípravy pokusu: 3–10 minut
Čas provedení pokusu: 3–10 minut
Původní zdroj: inspirováno: http://www.vernier.cz/experimenty/podle-produktu/kod/VDS
×Původní zdroj: inspirováno: http://www.vernier.cz/experimenty/podle-produktu/kod/VDS