Ευθύγραμμη Ομαλά Επιβραδυνόμενη Κίνηση με το DB – Lab 3.2

Γουρζής Στάθης – Φυσικός Συνεργάτης ΕΚΦΕ Λευκάδος 2008 – 2012Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών Νυδριού Λευκάδος

Όλα τα πλαίσια και οι γραφικές παραστάσεις είναι από το βιβλίο της Φυσικής Α΄Λυκείου …

Στο εργαστήριό μας, για να μελετήσουμε το φαινόμενο της επιβραδυνόμενης κίνησης, θα χρησιμοποιήσουμε …

Το MutliLog και τον αισθητήρα της απόστασης …

Μία βάση στήριξης,ένα σφιγκτήρα, δύο μικρές μεταλλικές ράβδους,μια μεγάλη μεταλλική ράβδοκαι μερικούς συνδέσμους …

Ένα αμαξίδιο, σφιγκτήρες, και ξύλινο εμπόδιο, ( για φρένο ), …

Στερεώνουμε το ξύλινο εμπόδιο, σφίγγοντας καλά στα άκρα του πάγκου …

… έτσι, ώστε να σταματά το αμαξίδιο, μετά την επιβράδυνση του, αν χρειαστεί, χωρίς να πέφτει διαρκώς …

Τοποθετούμε μια μεγάλη μεταλλική ράβδο, ώστε να προεκτείνουμε την τοποθέτηση του αισθητήρα της απόστασης …

… τοποθετούμε τον αισθητήρα, με σύνδεσμο,σε μια μικρή μεταλλική ράβδο …

… βάζουμε ένα σύνδεσμο για την συναρμολόγηση …

… και ενώνουμε με την μεγάλη μεταλλική μπάρα, πάλι με έναν σύνδεσμο …

Συναρμολογούμε τον αισθητήρα στη βάση ,αφού κατασκευάσουμε την προέκταση, ώστε να ξεκινά τις μετρήσεις, μετά το όριο των 40 cm, στο οποίο και ενεργοποιείται …

< 40 cm

Στερεώνουμε πάλι, σφίγγοντας καλά …

Φροντίζουμε να ρυθμίσουμε σωστά την όλη διάταξη, για να έχουμε ευθύγραμμη κίνηση …

Πρέπει να προσέξουμε την ευθεία κίνησης του αμαξιδίου,έτσι ώστε να «πιάνει» ο αισθητήρας σωστά την «πλάτη» του …

Για αυτό το λόγο, κάνουμε μερικές δοκιμές …

Συνδέουμε τον αισθητήρα, στο MultiLog …

Ανοίγουμε το MultiLog … Πατώντας «Port», βλέπουμε στην οθόνη «Distance» …

Πατώντας «Rate», ρυθμίζουμε τη δειγματοληψία στα «10/Sec» …

… και πατώντας «Samples», ρυθμίζουμε το σύνολο των δειγμάτων στα «50» …

Τώρα, έχουμε ολοκληρώσει την πειραματική μας διάταξη …

… και ανοίγουμε στον υπολογιστή το πρόγραμμα DB – Lab 3.2 …

… επαληθεύουμε τις ρυθμίσεις στα «Σημεία» - «50» και στο «Ρυθμός» - «10/sec» …

Από το μενού «Καταγραφέας», και την επιλογή «Πίνακας Ελέγχου» …

Δίνουμε μια πολύ μικρή ώθηση στο αμαξίδιο, από το ένα άκρο του πάγκου,κοντά στον αισθητήρα …

… και πατώντας το

του Multilog …

… παίρνουμε μετρήσεις και την γραφική παράσταση της κίνησης,την οποία μπορούμε να προβάλουμε στον πίνακα, για να έχουν όλοι μια άποψη …

… ενώ στον Η/Υ, ξεκινάμε την επεξεργασία των μετρήσεων και των γραφικών παραστάσεων …

Αν συγκρίνουμε αυτή την γραφική παράσταση, με αυτές του βιβλίου, θα διαπιστώσουμε ότι αποτελεί μια αρκετά καλή προσέγγιση της ομαλά επιβραδυνόμενης κίνησης …

Εξίσωση κίνησης στην ευθύγραμμη ομαλά επιβραδυνόμενη κίνηση :

x = υot - 1 /2·α·t2   

Από το μενού «Ανάλυση», και την επιλογή «Διάστημα» - «Ταχύτητα», παίρνουμε την γραφική παράσταση της ταχύτητας …

… την οποία, αν την συγκρίνουμε με αυτές του βιβλίου, θα διαπιστώσουμε ότι και αυτή αποτελεί μια αρκετά καλή προσέγγιση της μεταβολής της ταχύτητας στην ομαλά επιβραδυνόμενη κίνηση …

Από την επιλογή «Μέσος Όρος», πάλι από το μενού «Ανάλυση», παίρνουμε την γραφική παράσταση του διαστήματος, αρκετά κανονικοποιημένη, λόγω των υπολογισμών του μέσου όρου των μετρήσεων …

Αν χρησιμοποιήσουμε, πάλι από το μενού «Ανάλυση», την επιλογή «Παράγωγος», παίρνουμε πάλι την γραφική παράσταση της ταχύτητας …

… αλλά με διαφορετική ακρίβεια, λόγω, προφανώς, του χωρισμού των χρονικών διαστημάτων, στα οποία γίνεται η παραγώγιση,διαπιστώνουμε όμως, ότι παραμένει η βαθμιαία ελάττωση της ταχύτητας,που έχουμε στην ομαλά επιβραδυνόμενη κίνηση…

Οι δύο γραφικές παραστάσεις της ταχύτητας …. «Διάστημα» - «Ταχύτητα» «Παράγωγος»

Αν επιλέξουμε μια από τις γραφικές παραστάσεις της ταχύτητας, μπορούμε μέσα από το μενού «Ανάλυση», και την επιλογή «Ολοκλήρωμα»,

… να πάρουμε πάλι την γραφική παράσταση του διαστήματος,αφού ολοκληρώνοντας μια παράγωγο, ( την ταχύτητα ), μιας συνάρτησης,( του διαστήματος ), θα πάρουμε πάλι την ίδια την συνάρτηση,με την διαφορά ότι είναι, προφανώς, λίγο κανονικοποιημένη,λόγω του μεγέθους των διαστημάτωνπου γίνονται οι υπολογισμοί …

Μπορούμε, ακόμα, να συγκεντρώσουμε, τα συμπεράσματα και τις συγκρίσεις μας, σε μια οθόνη, για να τις δούμε και εποπτικά …

… τέλος πειράματος …