Sbírka fyzikálních pokusů

Odpuzování vozíků s magnety II

Pokus číslo: 4479

• Cíl pokusu

  Cílem pokusu je ukázat pomocí vozíčků se zabudovanými siloměry od firmy Vernier, že síly působící při odpuzování dvou vozíků s magnety jsou stejně velké a působí opačným směrem, nezávisle na hmotnosti jednotlivých vozíčků a na tom, jak silné jsou magnety.

• Teorie

  Zákon akce a reakce říká, že při vzájemném silovém působení dvou těles mají působící síly stejnou velikost a opačný směr. Při odstrčení dvou vozíčků pomocí odpuzujících se magnetů tak na oba působí stejně velké síly, nezávisle na hmotnosti vozíčků a na tom, zda jsou magnety stejně či různě silné.

• Pomůcky

  • ocelová dráha od firmy Vernier
  • dva vozíčky se zabudovanými siloměry
  • závaží k vozíčkům
  • dva nástavce na magnety
  • magnety (stejně a různě silné)
  • program Vernier Graphical Analysis (zkratka VGA)

• Postup

  1. Připravíme dráhu a vozíčky se zabudovanými siloměry a k oběma vozíčkům přišroubujeme nástavce na magnety (obr. 1).

  

  2. Zapneme program Vernier Graphical Analysis.

     1. Vybereme měření pomocí senzorů a připojíme vozíčky. V kanálech vybereme sílu (obr. 2 vlevo).

     2. Vynulujeme siloměry (obr. 2 vpravo nahoře).

     3. U jednoho z vozíků zaškrtneme tlačítko Obráceně, protože vozíky jsou na dráze vůči sobě opačně (obr. 2 vpravo dole). Tím zajistíme, aby oba měřily ve stejné vztažné soustavě.

  3. 4. Nastavíme zobrazování 1 grafu, na x-ové ose zvolíme čas, na y-ové ose sílu u obou vozíčků (obr. 3).

  3. 5. Po kliknutí na tlačítko Režim nastavíme frekvenci, dobu měření a ruční zahájení měření. V našem případě byla frekvence nastavena na 300 vzorků/s a doba měření na 2,2 s (obr. 4).

  3. 6. Měření zahájíme kliknutím na tlačítko Zahájit měření (obr. 5).

     7. Měřítko lze upravit pomocí tlačítka Automatické měřítko tak, aby měl graf rozumnou velikost (obr. 5).

  

  

  

  

  3. Měříme síly působící při odpuzování vozíčků pomocí magnetů v následujících situacích:

     A) Na oba vozíčky dáme stejně silný magnet.

     1. Oba vozíčky jsou nezatížené, držíme je u sebe, zahájíme měření a následně vozíčky naráz pustíme.

     2. Na oba vozíčky přidáme dvě závaží a experiment opakujeme.

     3. Jeden vozíček zatížíme dvěma závažími, druhý vozíček necháme nezatížený a experiment opakujeme.

     4. Jeden vozíček zatížíme čtyřmi závažími, druhý vozíček necháme nezatížený a experiment opakujeme.

  1. B) Na jeden vozíček dáme slabší a na druhý silnější magnet.

     1. Oba vozíčky jsou nezatížené, držíme je u sebe, zahájíme měření a následně vozíčky naráz pustíme.

     2. Na oba vozíčky přidáme dvě závaží a experiment opakujeme.

     3. Vozíček se slabším magnetem zatížíme dvěma závažími, druhý vozíček necháme nezatížený a experiment opakujeme.

     4. Vozíček se slabším magnetem zatížíme čtyřmi závažími, druhý vozíček necháme nezatížený a experiment opakujeme.

     5. Vozíček se silnějším magnetem zatížíme dvěma závažími, druhý vozíček necháme nezatížený a experiment opakujeme.

     6. Vozíček se silnějším magnetem zatížíme čtyřmi závažími, druhý vozíček necháme nezatížený a experiment opakujeme.

• Vzorový výsledek A – stejně silné magnety

  Síly, kterými se odpuzují dva vozíky se stejně silnými magnety, jsou vždy stejně velké a opačně orientované nezávisle na hmotnostech vozíků.

• Vzorový výsledek B – různě silné magnety

  Síly, kterými se odpuzují dva vozíky s různě silnými magnety, jsou vždy stejně velké a opačně orientované, a to i při různém zatížení vozíků.

• Technické poznámky

  • Závaží na vozíčky přidáváme vždy z obou stran, aby byla rovnoměrně zatěžována kolečka na obou stranách.

  • Před prováděním experimentu před žáky je třeba vynulovat siloměry, abychom v žácích neprohloubili či nevytvořili chybnou představu tím, že by naměřené působící síly měly různou velikost.

  • Je dobré si experiment vyzkoušet předem kvůli nastavení doby trvání experimentu.

• Metodické poznámky

  Experiment lze využít při nabourávání následujících, obvykle silně zakořeněných, miskoncepcí:

  • Těžší těleso působí na lehčí větší silou.

  • Silnější magnet působí na slabší magnet větší silou.

  • Při vzájemném silovém působení předchází působení akce působení reakce.

  • Síly akce a reakce působí na totéž těleso, mohou se vzájemně sčítat a v případě stejné velikosti se ruší.

  Podle Mandíkové, D. a Trny, J., Žákovské prekoncepce ve výuce fyziky, Paido 2011, ISBN 978-80-7315-226-0.

• Komentář

  Kvůli nemožnosti namontovat na vozíčky přitahující se magnety je podobný pokus zpracován s přitahováním vozíčků pomocí gumy: Přitahování vozíků gumičkou II