Прямолінійний рівномірний рух з Cobra DigiCart

Чи можна визначити пройдений шлях уже з того, як змінювалася швидкість під час руху?

У цьому досліді ти дізнаєшся про фізичний зміст прискорення.

Крім того, ти навчишся діставати графік координата - час із графіка швидкість - час.

Навчальна мета

У цьому досліді учні дізнаються про фізичний зміст прискорення. Крім того, вони навчаються діставати графік координата - час із графіка швидкість - час.

Завдання

1. Зніміть через застосунок кілька графіків швидкість - час. Виберіть ділянку вимірювання і дайте обчислити прискорення для знятих кривих.
2. За графіком швидкість - час визначте графік координата - час для цього руху.

Попередні знання

Для цього досліду потрібне поняття швидкості й початкові знання про інтегрування.

Принцип (1/2)

Прискорення

Прискорення - одне з основних понять науки про рух. Воно показує, як швидко тіло змінює свою
швидкість, і вимірюється в одиницях .

Поняття прискорення спирається на середнє прискорення. Якщо - зміна швидкості за проміжок часу , то за формулою:

можна обчислити середнє прискорення .

Принцип (2/2)

Миттєва швидкість

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 . Якщо тепер проміжок часу дедалі зменшувати, він переходить у нескінченно малу величину , а частка з формули вище стає похідною координати за часом. Це і є означення миттєвої швидкості в момент часу :

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

Чи можна визначити пройдений шлях уже з того, як змінювалася швидкість під час руху?

У цьому досліді ти дізнаєшся про фізичний зміст прискорення.

Крім того, ти навчишся діставати графік координата - час із графіка швидкість - час.

1. Зніми через застосунок кілька графіків швидкість - час. Вибери ділянку вимірювання і дай обчислити прискорення для знятих кривих.
2. За графіком швидкість - час визнач графік координата - час для цього руху.

Загальний вигляд установки

• Напрямну треба поставити так, щоб коліщатко виступало за край стола. Стіл має бути заввишки приблизно 1 м.
• Приведи напрямну в горизонтальне положення. Поклади в баночку з-під фотоплівки тягарець 10 грамів і закрий її кришкою. Закріпи шнур баночки латунним гвинтом на давачі сили DigiCart і перекинь шнур через коліщатко напрямної.
• Спершу постав баночку на край стола.

З'єднання з DigiCart

• Запусти застосунок DigiCart.
• Вибери в переліку дослід 4. Відкриється вікно вимірювання.
• З'єднай DigiCart із застосунком.
• Натисни й утримуй кнопку ON на DigiCart щонайменше 3 секунди. Потім через значок Bluetooth (1.) відкрий вікно з'єднання. Якщо DigiCart не з'явився, список можна оновити натисканням на Scan (2.).
• Вибери DigiCart зі списку і кнопкою «З'єднати» (3.) встанови з'єднання. Вікно можна сховати кнопкою закриття (4.).

Порядок дій при вимірюванні

• На рисунку показано кроки вимірювання.
• Натисни у верхній лівій частині вікна кнопку «Фізичні величини» (1.).
• На індикаторі швидкості під нею (2.) показано миттєву швидкість.
• Перед кожним вимірюванням можна вибрати час між двома точками вимірювання (3.).
• DigiCart ставлять на кінці з регульованою висотою й утримують.
• Баночку з тягарцем знімають зі стола, і вона вільно висить над його краєм.

Порядок дій при вимірюванні

• Почни вимірювання - натисни «Почати вимірювання» (4.).
• Відпусти DigiCart. Тягарець, що падає, приводить DigiCart у рух.
• Спини вимірювання - натисни «Завершити вимірювання» (5.), щойно DigiCart дійде до кінця напрямної.
• Натисканням на «Вибрати ділянку вимірювання» (6.) вибери на графіку швидкість - час ділянку, для якої обчислюватиметься прискорення.
• Вибирають, провівши пальцем по проміжку.

Порядок дій при вимірюванні

• Збережи вимірювання натисканням на кнопку «Зберегти» (7.).
• Над графіком натисканням на вкладку «x-t» (8.) можна перейти до графіка координата - час, щоб побачити, як положення змінювалося з часом.
• Поверни DigiCart у початкове положення і збільш вагу в баночці ще на 10 грамів.
• Повторюй останні 7 кроків, доки не буде зроблено чотири вимірювання.
• Читай далі в частині «Опрацювання результатів 1».

Кроки опрацювання результатів

• Таблиця ліворуч (1.) для кожної знятої кривої показує зміну швидкості в межах вибраної ділянки вимірювання і сам проміжок часу. За ними обчислюється прискорення.
  
• Якщо окреме вимірювання треба повторити, спершу торкніться відповідного стовпця таблиці. Він стане зеленим. Тепер значення видаляють кнопкою «Видалити» (2.) і вимірювання можна повторити.
  

Порядок дій при вимірюванні

• На цьому рисунку показано кроки вимірювання.
• Натисни у верхній лівій частині вікна кнопку «Визначення x за v» (1.).
• DigiCart ставлять на кінці з регульованою висотою й утримують.
• Баночку наповнюють тягарцем 10 грамів і знімають зі стола, щоб вона вільно висіла над його краєм.
• Почни вимірювання натисканням на «Почати вимірювання» (2.).

Порядок дій при вимірюванні

• Відпусти DigiCart. Тягарець, що падає, приводить DigiCart у рух.
• Спини вимірювання натисканням на «Завершити вимірювання» (3.), щойно DigiCart дійде до кінця напрямної.
• Натисканням на «Вибрати опорну точку» (4.) вибери точку на графіку швидкість - час.
• Вибирають, провівши пальцем по проміжку.

Порядок дій при вимірюванні

• Натисканням кнопок «-» і «+» (5.) з'являється зелена ділянка, яка зі зростанням числа більшає. Вибери число 1 і натисни кнопку «Додати» (6.).
• Збільшуй число кнопками (5.) на 1 і щоразу натискай «Додати» (6.) - доки таблиця не заповниться.
• Щоб видалити рядок із таблиці, торкніться його один раз і натисніть кнопку «Видалити» (7.).
• Тепер натисканням на вкладку «x-t» (8.) над графіком переходять до графіка координата - час.

Кроки опрацювання результатів

• На рисунку показано кроки опрацювання результатів.
• Значення з таблиці вже показані на графіку координата - час.
• Натисканням на «Побудувати графік» (1.) через точки проводять криву.

Кроки опрацювання результатів

https://giphy.com/