Порівняння рівномірного і нерівномірного руху з Cobra SMARTsense

Схема досліду

Нерівномірний рух - це загальний випадок руху, і в побуті ми стикаємося з ним на кожному кроці.

Найнаочніший приклад - автомобілі, які змінюють свою швидкість під час їзди. Миттєву швидкість у них зазвичай показує спідометр.

Щоб рух був нерівномірний, тіло має прискорюватися, тобто на нього має діяти сила. У випадку автомобіля основні чинники прискорення - обертальний момент, який двигун передає на колеса, дія гальм, а також опір повітря і тертя коліс об дорогу.

Попередні знання

Учні мають загалом знати, що таке швидкість і що її в принципі обчислюють як частку шляху й часу.

Принцип

Вимірювальний візок на батарейках їде напрямною зі сталою швидкістю. Отже, швидкість не залежить від місця, і такий рух називають рівномірним. Візок без привода розганяє сила тяжіння, що діє на підвішену масу, тож швидкість зростає з відстанню. Швидкість залежить від місця, і такий рух називають нерівномірним. За часом затемнення і відомою довжиною шторки швидкість можна виміряти світловим бар'єром.

Навчальна мета

У цьому досліді учні мають зрозуміти, що загальним випадком руху є не рівномірний, а саме нерівномірний рух. Заразом вони радше несвідомо набувають відчуття миттєвої та середньої швидкості.

Завдання

1. Візок без власного привода, розігнанийтягарцем через напрямний ролик до середини напрямної,їденапрямною. Учні визначають світловим бар'єром швидкість у різних положеннях.

2. Візок на батарейкахз електродвигуном їде напрямною зі сталою швидкістю.Учні знову визначають світловим бар'єром швидкість у різних положеннях.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Спідометр автомобіля

Нерівномірний рух ти знайдеш у побуті всюди. Згадай, наприклад, швидкість автомобіля в міському русі. Постійне натискання на газ і гальмо змушує весь час підлаштовувати швидкість під дорожні умови (світлофори, пішохідні переходи, інші учасники руху, форма дороги тощо). Тобто рухаєшся то швидше, то повільніше - а отже, виконуєш нерівномірний рух.

Відповідну миттєву швидкість зазвичай визначають електронно. У цьому досліді ти навчишся визначати миттєву швидкість для нерівномірного руху.

1. Візьми візок без власного привода і розжени його до середини напрямної за допомогою підвішеної маси. Визнач швидкість у різних місцях уздовж напрямної, вимірюючи світловим бар'єром час затемнення шторкою.
2. Потім візьми візок на батарейках з електродвигуном і пусти його напрямною зі сталою швидкістю. Так само, як і перед тим, визнач швидкості в різних місцях уздовж напрямної, вимірюючи світловим бар'єром час затемнення шторкою.

iOS

Android

Windows

Візок із затемнювальною шторкою на напрямній

Постав візок посередині напрямної.

Закріпи один кінець швацької нитки на тримачі тягарців.

Перекинь нитку через напрямний ролик.

Прив'яжи другий кінець нитки до утримувального болта, підібравши довжину так, щоб тримач тягарців якраз досягав підлоги.

Вимірювальний візок тягнуть напрямною

Присунь візок до початку напрямної, щоб він був урівень із нею. Тепер відпусти візок, який тягне тримач тягарців, не штовхаючи його. Простеж, щоб нитка весь час ішла по ролику і щоб той вільно обертався.

Візок має докотитися приблизно до кінця напрямної, хоча тягарці тягнуть його лише до середини. Тож тобі, найпевніше, доведеться покласти на тримач ще додаткові тягарці по 1 г (1–3 штуки), щоб надати візку достатнього розгону. Але не клади більше тягарців, ніж потрібно, - інакше результати вимірювань будуть гірші.

З'єднання перехідної пластини і світлового бар'єра

З'єднай вилкоподібний світловий бар'єр A з перехідною пластиною так, щоб його було зручно поставити біля напрямної, а шторка на візку могла проходити крізь бар'єр, ні за що не зачіпаючись.

Увімкни світловий бар'єр і вибери його в measureAPP у розділі «Сенсори».

У меню, що з'явиться, вибери варіант «Затемнення». У цьому режимі вимірюється так званий час затемнення світлового бар'єра - тобто тривалість, протягом якої шторка, проходячи крізь бар'єр, перекриває промінь.

Вимірювальний візок на батарейках

Наостанок візьми вимірювальний візок на батарейках, закріпи на ньому відповідну затемнювальну шторку і постав його напоготові на столі поряд із напрямною.

Постав повзунковий регулятор швидкості, як показано на рисунку, у положення найменшої швидкості (крайнє ліве).

Показ цифрових значень у measureAPP

• Постав світловий бар'єр на позначці 15 см і присунь візок до початку напрямної. Натисни кнопку «Reset» на вимірювачі часу і відпусти візок, не підштовхуючи його.
• Зчитай виміряний час. Запиши значення, заокруглене до двох знаків після коми, у таблицю 1 у протоколі.
• Повтори вимірювання для положень світлового бар'єра 30 см, 45 см, 55 см, 65 см і 75 см.
• Порада: перед кожним запуском візка перевіряй, чи нитка йде по ролику і чи той вільно обертається. Також щоразу стеж, щоб на старті візок був урівень із краєм напрямної.

Вимірювальний візок на батарейках на напрямній

• Тепер заміни візок без власного привода на візок із батарейками.
• Так само постав його на початок напрямної, а світловий бар'єр спершу - на позначку 20 см.
• Знову почни вимірювання в measureAPP і запусти візок перемикачем напряму руху.
• Зчитай виміряний час і запиши його в таблицю 2 у протоколі. Повтори вимірювання для позначок 30 см, 40 см, 50 см, 60 см і 70 см.

Вимірювальний візок без власного привода

Вимірювальний візок без власного привода