Миттєва і середня швидкість з Cobra DigiCart

Потяг ICE 3 в Обергайдерському лісі

У світі все рухається. Тому варто розібратися зі швидкістю.

У цьому досліді ти дізнаєшся про фізичний зміст швидкості.

Крім того, ти познайомишся з поняттям миттєвої швидкості й
зможеш порівняти її із середньою швидкістю.

Навчальна мета

У цьому досліді учні дізнаються про фізичний зміст швидкості. Крім того, вони знайомляться з поняттям миттєвої швидкості й можуть порівняти її із середньою швидкістю.

Завдання

Зніміть через застосунок графік координата - час. Виберіть опорну точку і дайте обчислити середні швидкості для різної кількості усереднених точок. Порівняйте обчислені значення з миттєвою швидкістю.

Попередні знання

Для цього досліду потрібне поняття середньої швидкості.

Принцип

Поняття миттєвої швидкості спирається на середню швидкість.

Якщо - зміна положення за проміжок часу , то за формулою:

можна обчислити середню швидкість .

Це і є означення миттєвої швидкості в момент часу :

Якщо тепер проміжок часу дедалі зменшувати, він переходить у нескінченно малу величину , а частка з формули вище стає похідною координати за часом.

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

Потяг ICE 3 в Обергайдерському лісі

У світі все рухається. Тому варто розібратися зі швидкістю.

У цьому досліді ти дізнаєшся про фізичний зміст швидкості.

Крім того, ти познайомишся з поняттям миттєвої швидкості й
зможеш порівняти її із середньою швидкістю.

• Зніми через застосунок графік координата - час.
• Вибери опорну точку і дай обчислити середні швидкості для різної кількості усереднених точок.
• Порівняй обчислені значення з миттєвою швидкістю.

• Приведи напрямну в горизонтальне положення. Тепер підніми один її кінець приблизно на 10 см за допомогою тримача з регульованою висотою. Напрямна тепер похила, і DigiCart може скочуватися вниз.
• Запусти застосунок DigiCart.
• Вибери в переліку дослід 2. Відкриється вікно вимірювання.

З'єднання з DigiCart

• З'єднай DigiCart із застосунком. Для цього потрібні два кроки. Спершу треба натиснути й утримувати кнопку ON на DigiCart щонайменше 3 секунди.
• Потім у застосунку через значок Bluetooth (1.) відкривають вікно з'єднання. Там має з'явитися DigiCart. Якщо ні - список можна оновити натисканням на Scan (2.).
• Тепер торкаються DigiCart у списку і кнопкою «З'єднати» (3.) встановлюють з'єднання. Вікно тепер можна сховати кнопкою закриття (4.).

• На рисунку показано кроки вимірювання.
• DigiCart ставлять на піднятій ділянці напрямної й утримують.
• Почни вимірювання натисканням на «Почати вимірювання» (1.).
• Відпусти DigiCart, щоб він скотився напрямною вниз.

Порядок дій при вимірюванні

• Спини вимірювання натисканням на «Завершити вимірювання» (2.), щойно DigiCart опиниться внизу.
• Натисканням на «Вибрати опорну точку» (3.) вибери на графіку координата - час момент, для якого обчислюватиметься миттєва швидкість.
• Вибирають, провівши пальцем по проміжку.

Порядок дій при опрацюванні результатів

• На рисунку показано кроки опрацювання результатів.
• Кнопками «+» і «–» (1.) вибери найменше можливе значення 3. Показане число 3 означає, за скількома точками вимірювання обчислювати середнє. Натисканням на праву кнопку «+» (2.) значення обчислюється і записується в ліву таблицю.
• Так само зроби для усереднення за 5, 7, 9 і 11 точками вимірювання.

Порядок дій при опрацюванні результатів

• Торкнувшись рядка в таблиці, його можна видалити кнопкою «Видалити» (3.), а потім записати заново.
• Миттєва швидкість обчислюється й показується для вибраної опорної точки автоматично (4.).
• Якщо вимірювання треба повторити для іншої опорної точки, торкніться вкладки «x-t» над графіком координата - час (5.). Тоді описані вище кроки можна повторити.

Порядок дій при опрацюванні результатів

Швидкість - одне з основних понять науки про рух. Вона показує, як швидко тіло рухається в просторі, і вимірюється в метрах за секунду.

Поняття миттєвої швидкості спирається на середню швидкість. Якщо - зміна положення за проміжок часу , то за формулою:

можна обчислити середню швидкість .

Спідометр автомобіля