Vernier CZ - Vybavení pro výuku přírodovědných oborů

Pohybový účinek síly (2. Newtonův zákon)

DTS-GDX
souprava pro mechaniku (1,2 m)

DTS-CFAN
Vrtulový pohon pro vozík

Cíl měření

Cílem experimentu je prozkoumat pohybové účinky síly v závislosti na hmotnosti vozíku.

Postup měření

1. Vyrovnejte dráhu pomocí nastavovacích šroubů do vodorovné polohy.

2. Připevněte na vozík vrtulový pohon DTS-CFAN.

3. Na konec dráhy připevněte zarážku (dodává se s polu se soupravou DTS-GDX).

4. Spusťte Graphical Analysis a připojte vozík. Stačí měření polohy, není potřeba zapínat i měření síly.

5. Zobrazte jeden graf (závislost dráhy na čase).

6. Nastavte pomocí přepínačů vrtulku tak, aby působila nejmenší silou po dobu 1 sekundy.

7. Umístěte vozík na opačný konec dráhy, než kde je zarážka.

8. Klikněte vpravo dole v aplikaci Graphical Analysis na okamžitou hodnotu dráhy a vyberte Vynulovat.

9. Stiskněte spouštěcí tlačítko na vrtulce a bezprostředně poté spusťte měření v Graphical Analysis. Měření se po 5 sekundách samo vypne.

10. Nyní dejte na vozík závaží (je součástí sady DTS-GDX) a proveďte měření znovu.

Analýza naměřených dat

Obrázek níže ukazuje typický graf závislosti dráhy na čase pro lehký vozík bez závaží (modře) a těžký vozík se závažím (červeně).

Z grafu je patrné, že pohybové účinky téže síly jsou menší pro těžší vozík. Hmotnost je tedy mírou setrvačnosti tělesa. Čím větší hmotnost, tím více se těleso brání změně svého pohybového stavu.

Graf

Analýza jednotlivých fází měření

Klikněte na název svislé osy a nechte zobrazit jen jeden ze dvou grafů. Na něm lze vidět tři fáze měření:

1. Vrtule ještě není zapnutá, vozík setrvává v klidu (dráha zůstává nulová).

2. Vrtule je zapnutá, výslednice sil působících na vozík je nenulová, vozík je urychlován. Dráha postupně rychleji a rychlejí narůstá. Pokud chcete, můžete tuto část grafu označit a proložit kvadratickou funkcí (parabolou), sedne na naměřená data téměř dokonale.

3. Vrtule je opět vypnutá (po 1 sekundě běhu). Výslednice sil působících na vozík je opět nulová (ve skutečnosti téměř nulová, přeci jen malá odporová síla na vozík při pohybu působí). Graf dráhy na čase je v této fázi lineární, můžete proložit naměřenými daty přímku. Pohyb vozíku je rovnoměrný přímočarý.