Дослідження зв'язку між силою і прискоренням із Cobra DigiCart

На рух впливають сили. Якщо на тіло діє сила, це має наслідки для його руху.

У цьому досліді ти дізнаєшся про фізичний зв'язок між силою і прискоренням.

Фізично цей зв'язок виражає другий закон Ньютона.

Навчальна мета

Завдання

Попередні знання

У цьому досліді учні дізнаються про фізичний зв'язок між силою і прискоренням. Фізично цей зв'язок виражає другий закон Ньютона.

1. За сталої маси DigiCart зніміть через застосунок DigiCart для різних сил діаграми «сила - час» і «швидкість - час». Проаналізуйте з них зв'язок між силою і прискоренням.
2. За сталої сили і змінної маси DigiCart зніміть діаграми «сила - час» і «швидкість - час». Проаналізуйте з них зв'язок між прискоренням і масою.

Цей дослід потребує поняття прискорення, а також другого закону Ньютона.

Принцип

Прискорення

Поняття прискорення ґрунтується на середньому прискоренні. Якщо позначає зміну швидкості за проміжок часу , то за формулою:

Сила

За другим законом Ньютона силу при русі зі сталою масою можна обчислити за формулою:

.

Отже, за сталої маси , а за сталої сили справджується залежність .

обчислюють середнє прискорення.

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

Скейтборд у рампі

На рух впливають сили. Якщо на тіло діє сила, це має наслідки для його руху.

У цьому досліді ти дізнаєшся про фізичний зв'язок між силою і прискоренням.

Фізично цей зв'язок виражає другий закон Ньютона.

Прискорення -показує, як швидко об'єкт змінює свою швидкість

Сила - обчислення для руху зі сталою масою

1. За сталої маси DigiCart зніми через застосунок DigiCart для різних сил діаграми «сила - час» і «швидкість - час». Проаналізуй із них зв'язок між силою і прискоренням.
2. За сталої сили і змінної маси DigiCart зніми діаграми «сила - час» і «швидкість - час». Проаналізуй із них зв'язок між прискоренням і масою.

Загальний вигляд установки

• Зваж DigiCart на терезах. Стеж, щоб зважити разом із латунним гвинтом на датчику сили.
• Напрямну треба поставити так, щоб ролик виступав за край стола.
• Стіл має бути заввишки приблизно 1 м.
• Постав напрямну горизонтально і розмісти на ній DigiCart.

Загальний вигляд установки

• Поклади в пенал тягарець 10 г і закрий його кришкою.
• Закріпи шнур пенала латунним гвинтом на датчику сили DigiCart і перекинь шнур через ролик на кінці напрямної.
• Спершу постав пенал на край стола.
• Запусти застосунок DigiCart.

З'єднання з DigiCart

• Вибери в переліку дослід 5.
• З'єднай DigiCart із застосунком (див. рисунок 2).
• 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 Scan (2.).
• Тепер один раз торкаються DigiCart у списку і встановлюють з'єднання кнопкою «З'єднати» (3.). Вікно можна знову закрити кнопкою закриття (4.).

Порядок дій під час вимірювання

• На рисунку показано кроки вимірювання.
• Натисни у верхній лівій частині вікна кнопку «a - F» (1.).
• На індикаторі сили та швидкості під нею (2.) показуються миттєва сила й миттєва швидкість.
• Силу на датчику тепер обнуляють кнопкою «Калібрування» (3.). При цьому треба переконатися, що нитка не натягнута і на датчик ще не діє жодна сила.
• DigiCart ставлять на кінці з регульованою висотою і притримують.

Порядок дій під час вимірювання

• Пенал із тягарцем знімають зі стола, і він вільно висить за краєм.
• Почни вимірювання - натисни «Почати вимірювання» (4.).
• Відпусти DigiCart.
• Тягарець, що падає, приводить DigiCart у рух.
• Зупини вимірювання - натисни «Завершити вимірювання» (5.), щойно DigiCart досягне кінця напрямної.
• Вибери на діаграмі «сила - час» чи «швидкість - час» діапазон вимірювання (6.), для якого треба обчислити прискорення й середню силу.

Порядок дій під час вимірювання

• Вибір роблять, проводячи пальцем по проміжку.
• Збережи вимірювання натисканням кнопки «Зберегти» (7.).
• Значення запишуться до лівої таблиці.
• Збільш вантаж у пеналі на 10 г.
• Тоді повтори останні 8 кроків.
• Далі щоразу збільшуй вантаж у пеналі ще на 10 г і повторюй кроки згори, доки не зробиш п'ять вимірювань.

Порядок дій під час вимірювання

• Отже, при п'ятому вимірюванні в пеналі має бути 50 г.
• Щоб видалити рядок із таблиці, торкнись його і натисни кнопку «Видалити» (8.).
• Наступним вимірюванням рядок можна заповнити новими значеннями.
• Тепер торкнись над діаграмою вкладки «F-a» (9.).

Порядок дій під час опрацювання результатів

• На рисунку показано кроки опрацювання результатів.
• Таблиця ліворуч (1.) подає для кожного вимірювання обчислене середнє прискорення й середню силу. Ці пари значень уже нанесено точками на діаграму «сила - прискорення».
• Натисканням кнопки «Пряма найкращого наближення» (2.) через точки проводять пряму. Нахил цієї прямої показується в полі «Нахил» (3.). Зверни увагу, що це значення подається в кілограмах.

Порядок дій під час вимірювання

• Натисни у верхній лівій частині кнопку «a - m» (1.).
• Пенал наповнюють вантажем 10 г і ставлять на стіл.
• Силу на датчику тепер обнуляють кнопкою «Калібрування» (2.). При цьому треба переконатися, що нитка не натягнута і на датчик ще не діє жодна сила.
• Внеси в поле «Маса візка» (3.) виміряну під час підготовки масу DigiCart у грамах.
• DigiCart ставлять на кінці напрямної з регульованою висотою і притримують.

Порядок дій під час вимірювання

• Пенал із тягарцем знімають зі стола, і він вільно висить за краєм.
• Почни вимірювання - натисни «Почати вимірювання» (4.).
• Відпусти DigiCart. Тягарець, що падає, приводить DigiCart у рух.
• Зупини вимірювання - натисни «Завершити вимірювання» (5.), щойно DigiCart досягне кінця напрямної.
• Натисни «Вибрати діапазон вимірювання» (6.) і вибери на діаграмі «сила - час» чи «швидкість - час» діапазон, для якого треба обчислити прискорення й середню силу. Вибір роблять, проводячи пальцем по проміжку.

Порядок дій під час вимірювання

• Збережи вимірювання - натисни кнопку «Зберегти» (7.). Значення тепер у лівій таблиці.
• Збільш масу DigiCart на 50 г. Візьми для цього пластикові гвинти й тягарці по 50 г. Тоді повтори вимірювання. Не забудь внести в поле «Маса візка» (3.) поточну масу візка.
• Далі щоразу збільшуй масу DigiCart ще на 50 г і повторюй вимірювання, доки таблиця не заповниться.
• Якщо хочеш повторити вимірювання, натисни відповідний рядок таблиці, а тоді кнопку «Видалити» (8.). Потім натисни над діаграмою вкладку «a – m» (9.).

Порядок дій під час опрацювання результатів

• На цій діаграмі прискорення відкладають залежно від маси DigiCart. Точки з таблиці вже нанесені. Кнопкою «Побудувати графік» (1.) через точки проводять криву.
• Тепер натисни над діаграмою вкладку «a – 1/m» (2.).
• На цій діаграмі прискорення відкладають залежно від оберненої маси DigiCart. Точки з таблиці вже нанесені. Кнопкою «Провести пряму» (1.) через точки проводять пряму. Нахил прямої показується в полі «Нахил» (2.).

Порядок дій під час вимірювання

Порядок дій під час опрацювання результатів

https://giphy.com/