Sbírka fyzikálních pokusů

Přitahování vozíků gumičkou II

Pokus číslo: 4483

• Cíl pokusu

  Cílem pokusu je ukázat pomocí vozíčků se zabudovanými siloměry od firmy Vernier, že síly, kterými na sebe působí dva vozíčky spojené napnutou gumičkou, jsou stejně velké a působí opačným směrem, nezávisle na hmotnosti jednotlivých vozíčků.

• Teorie

  Zákon akce a reakce říká, že při vzájemném silovém působení dvou těles mají působící síly stejnou velikost a opačný směr. Při přitahování dvou vozíčků pomocí napnuté gumičky tak na oba působí stejně velké síly, nezávisle na jejich hmotnosti.

• Pomůcky

  • ocelová dráha od firmy Vernier
  • dva vozíčky se zabudovanými siloměry
  • závaží k vozíčkům
  • dva kovové háčky
  • gumička se zavázanými očky na koncích
  • program Vernier Graphical Analysis (zkratka VGA)

• Postup

  1. Připravíme dráhu a vozíčky se zabudovanými siloměry a k oběma vozíčkům přišroubujeme kovové háčky (obr. 1), na které pak zahákneme gumičku.

  

  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.

     4. Nastavíme zobrazování 1 grafu, na x-ové ose zvolíme čas, na y-ové ose sílu u obou vozíčků (obr. 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 1,5 s (obr. 4).

     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 přitahování vozíků prostřednictvím gumičky v následujících situacích:

     1. Oba vozíčky jsou nezatížené, držíme je na napnuté gumičce, zahájíme měření a následně vozíčky zároveň 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.

• Vzorový výsledek

  Síly, kterými na sebe působí dva vozíčky spojené napnutou gumičkou, jsou stejně velké a působí opačným směrem, nezávisle na hmotnosti jednotlivých vozíčků.

• 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.

  • Čas je nastaven tak, abychom proměřili pouze přitahování, nikoliv následnou srážku. Té je věnován pokus Pružná srážka vozíků a působící síly.

• Metodické poznámky

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

  • Těžší těleso působí na lehčí větší silou.

  • Při vzájemném silovém působení předchází působení akce působení reakce.

  • Jestliže se tělesa pohybují, musí být „akce větší než 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

  Podobný pokus byl realizován pomocí odpuzujících se magnetů: Odpuzování vozíků s magnety II