Terminální rychlost při pádu tělesa

GDX-MD
GDX-MD
Go Direct sonar (čidlo polohy a pohybu)

Pro tento experiment budete potřebovat muffinové košíčky, které se dají běžně zakoupit v obchodě.

muffinový košíček

Co je terminální rychlost

Upustíme-li těleso, bude vlivem tíhové síly zrychlovat. Proti zrychlování ale působí odporová síla, která je závislá na rychlosti tělesa. Čím je rychlost větší, tím větší je i odporová síla. Těleso proto nemůže při svém pádu zrychlovat donekonečna. Po dosažení určité rychlosti se tíhová síla vyrovná odporové síle a těleso již dále nezrychluje. Této rychlosti se říká terminální rychlost.

Velikost terminální rychlosti závisí na hmotnosti tělesa, jeho velikosti a tvaru (aerodynamičnosti), na tíhovém zrychlení a také na hustotě vzduchu.

Příprava měření

1. Spusťte aplikaci Graphical Analysis a připojte sonar GDX-MD (návod).

2. Klikněte vlevo dole na pole Režim, Frekvence a nastavte frekvenci měření na 30 Hz. Potvrďte tlačítkem HOTOVO.

nastavení frekvence

3. Klikněte vlevo dole na ikonu nástrojů pro práci s grafem, vyberte v menu Změnit nastavení grafu a nechte zobrazovat jednotlivé body, současně ale nevypínejte jejich spojování.

nastavení

body

 

3. Položte sonar na zem tak, aby měřicí část mířila vzhůru.

Měření

1. Podržte košíček asi metr nad sonarem.

2. Spusťte měření.

3. Upusťte košíček.

4. Pokud se graf nevykreslí hezky, měření můžete opakovat, dokud se let nepodaří zachytit dostatečně čistě.

5. Nyní do sebe vložte dva košíčky a měření opakujte.

6. Vložte do sebe tři košíčky a proveďte měření ještě s nimi.

Analýza naměřených dat

1. Kliknutím na název svislé osy můžete vybírat jednotlivé naměřené datové řady. Zvolte nejpovedenější měření pádu jednoho košíčku.

2. Označte část grafu, která odpovídá pádu (část grafu před pádem odpovídá držení košíčku nad sonarem, část grafu po pádu patrně zachycuje strop a pohyb ruky).

velký graf

3. Klikněte na symbol lupy se symbolem "+" vlevo dole. Tím dojde ke zvětšení vybrané části grafu.

4. Označte v grafu část (posledních několik naměřených bodů), která je zjevně (od oka) lineární.

5. Klikněte vlevo dole na ikonu nástrojů pro práci s grafem a v menu vyberte Proložit hodnoty zvolenou funkcí.

proložení

6. Vyberte lineární funkci a klikněte na POUŽÍT.

NASTAVENÍ

7. Program proloží vybrané datové body přímkou a vypočítá její směrnici která odpovídá terminální rychlosti košíčku. V případě 1 košíčku byla terminální rychlost přibližně 1,35 m/s.

1 košíček

8. Proveďte stejnou analýzu pro pád dvou košíčků v sobě. Zatímco tvar se tím prakticky nezměnil, hmotnost narostla na dvojnásobek. Terminální rychlost vlivem zvýšené hmotnosti narostla přibližně na 1,88 m/s.

2 košíčky

9. Nakonec proveďte analýzu pádu tří košíčků v sobě. Terminální rychlost vlivem trojnásobné hmotnosti oproti prvnímu případu narostla přibližně na 2,15 m/s.

3 košíčky

 


© 2024 Edufor s. r. o. – výhradní dovozce produktů Vernier do České republiky