Vernier přímočarý pohyb rovnoměrně zrychlený

Pokus číslo: 2038

  • Cíl pokusu

    Ukázat pohyb, který lze přibližně považovat za přímočarý rovnoměrně zrychlený.

    Změřit 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. Z pohybů nerovnoměrných vyčleňujeme pohyby rovnoměrně zrychlené, které mají konstantní velikost zrychlení.

    Pokud značíme zrychlení písmenem a, počáteční rychlost v0 a počáteční dráhu s0, mají vztahy pro rychlost a dráhu rovnoměrně zrychleného pohybu podobu:

    \[ v=v_0+at \tag{1}\] \[ s=s_0+v_0 t +\frac {1}{2} at^2 \tag{1}\]
  • Pomůcky

    Dráha Vernier s vozíkem, LabQuest, optický snímač polohy vozíků (dále jen snímač)(Vernier přímočarý pohyb rovnoměrný, Vernier obecně), pevná kladka, nit (sestaveno na obrázku 1).
    Obr. 1: Vernier sestavená sada na měření rovnoměrně zrychleného pohybu
    Obrázek 1
  • 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).

    Na konec dráhy připevníme pevnou kladku. Nit uvážeme jedním koncem na vozík a na druhý přivážeme závaží. Vozík zajistíme, jednoduše lze použít dostatečně hmotné závaží jako překážku. Nit přehodíme přes kladku a odblokujeme vozík.

  • Výsledný záznam

    Na LabQuestu při zobrazení rychlosti na čase vidíme přímku svírající s osou x nenulový úhel (viz dolní část obrázku 2, v horní je závislost dráhy na čase).

    Při zobrazení dráhy na čase vidíme část jedné větve paraboly.

    Při zobrazení zrychlení na čase se ukáže konstantní průběh.

    Obr. 2: Záznam dráhy a rychlosti rovnoměrně zrychleného pohybu
    Obrázek 2
  • Technické poznámky

    Je vhodné použít vozík s nástavcem pro pružnou srážku, zmírní se tak případný náraz do kladky.

    Použití závaží o hmotnosti vyšší než 50g vede k opravdu rychlému pohybu, proto to nedoporučuji.

  • Výsledný záznam

    Takto pohyb vypadá: Porovnání zrychlení pro několik závaží:
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
Pokus je zachycen na videu
Původní zdroj: inspirováno: http://www.vernier.cz/experimenty/podle-produktu/kod/VDS
×Původní zdroj: inspirováno: http://www.vernier.cz/experimenty/podle-produktu/kod/VDS