Інформація для вчителів
Застосування
Схема установки для дослідження горизонтального кидка
Горизонтальний кидок - класична форма руху в механіці. Він складається з двох незалежних складових рухів: рівномірного руху в горизонтальному напрямі й вільного падіння у вертикальному напрямі. Оскільки обидва рухи відбуваються одночасно, тіло описує траєкторію у формі параболи.
Прискорення вільного падіння діє при цьому виключно у вертикальному напрямі й визначає, як швидко тіло падає на землю. Натомість початкова швидкість у горизонтальному напрямі впливає лише на те, як далеко тіло летить, тобто на дальність кидка.
В ідеалізованому випадку, без опору повітря, кожне тіло з однаковою початковою швидкістю рухається тією самою параболою кидка. У дійсності ж опір повітря й тертя гальмують політ, тож дальність менша, ніж у теоретичній моделі.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні мають знати рівномірний рух і вільне падіння, а також уже познайомитися з прискоренням вільного падіння та його усередненим значенням .
Принцип
При горизонтальному кидку тіло рухається водночас горизонтально рівномірно і вертикально прискорено під дією земного тяжіння. Горизонтальна швидкість лишається сталою, бо в цьому напрямі не діють жодні сили, тоді як вертикальний рух є вільним падінням. Унаслідок накладання цих двох незалежних рухів утворюється параболічна траєкторія польоту.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Учні мають на підставі кількох вимірювань дійти висновку, що вертикальний і горизонтальний рухи незалежні один від одного і їх можна розглядати окремо.
Завдання
Учні мають дослідити горизонтальний кидок і для цього:
- Виконати розкладання руху на горизонтальну й вертикальну складові.
- Визначити криву польоту.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Під час скидання паводкових вод вода рухається як при горизонтальному кидку.
Горизонтальний кидок трапляється нам у побуті скрізь, де предмет кидають горизонтально з певної висоти; наприклад, коли предмети падають із кінця конвеєрної стрічки або коли з водосховища скидають великі маси води.
Як ти знаєш, траєкторія польоту залежить від початкової швидкості, висоти кидка й прискорення вільного падіння. Крім того, опір повітря може трохи пригальмувати рух.
У цьому досліді ти запишеш рух горизонтально кинутого тіла, дослідиш залежність часу польоту, дальності польоту й висоти та проаналізуєш фізичні закономірності, що лежать в основі.
Завдання
У цьому досліді ти досліджуватимеш горизонтальний кидок.
Твої завдання:
- Виконати розкладання руху на горизонтальну й вертикальну складові.
- Визначити криву польоту.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Cobra DigiMotion Basis Set | 12975-77 | 1 |
| 2 | PHYWE digiLAB App | 14575-61 | 1 |
Складання (1/3)
Для вимірювань із Cobra DigiMotion потрібен застосунок LABsense. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) увімкнено Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання (2/3)
Схема досліду
Закріпи катапульту на довгому штативному стрижні так, щоб вона була напрямлена паралельно до MotionBoard і мала відстань приблизно до MotionBoard.
Установи висоту катапульти так, щоб прозоре пластикове віконце було приблизно на висоті лівого верхнього кута MotionBoard.
Під'єднай USB-кабель даних до MotionBoard.
Складання (3/3)
Схема установки для дослідження горизонтального кидка
- Установи катапульту так, щоб вона була напрямлена горизонтально до землі.
Переведи катапульту на першу передачу.
Вклади MotionDot і перевір, чи перебуває він у зоні захоплення MotionBoard.
Розмісти приймальну ємність із м'якою підкладкою з правого боку MotionBoard.
Виконання (1/2)
Схема досліду
- Закріпи MotionDot на гвинті з правого боку (див. рисунок). Після затягування натисни «0 Calibration», щоб виконати калібрування нуля.
- Відпусти гвинт і переведи катапульту на 1-шу передачу.
- Натисни MotionDot усередину, поки він не торкнеться пускового механізму.
- Натисни «Start», а потім обережно натисни пускову кнопку під катапультою; після автоматичного запису даних натисни «Stop».
Виконання (2/2)
Фрагмент із digiLab
Вибери за допомогою «Select Area» дійсні точки даних.
Потім натисни «Fit», щоб апроксимувати дані параболою.
Перейди в режим , щоб поспостерігати за змінами швидкості в напрямах та під час руху джерела сигналу.
Натисни «Fit», щоб отримати лінійну апроксимацію та відповідні рівняння.
Зміни положення передачі катапульти, повтори вимірювання і порівняй дані.
Завдання 1
Схема досліду
Питання
Завдання 2
Схема досліду
Питання
Завдання 3
Схема установки для дослідження горизонтального кидка
Питання
Завдання 4
Питання
Завдання 5
М'яч кидають із висоти 10\,\text{m} з горизонтальною швидкістю 20\,\frac{\text{m}}{\text{s}}. Тепер треба з'ясувати, як далеко м'яч летить у горизонтальному напрямі. Для цього спершу постав кроки в правильному порядку. 1. Обчислити ____ через співвідношення ____ для ____ руху. 2. Обчислити ____ через співвідношення ____ для горизонтального руху.
Завдання 6
Для кинутого з висоти 10\,\text{m} м'яча з горизонтальною швидкістю 20\,\frac{\text{m}}{\text{s}} тепер треба з'ясувати, як далеко м'яч летить у горизонтальному напрямі. Скористайся для цього кроками із завдання 5 і значенням g \, = 9{,}81\,\frac{\text{m}}{\text{s}^2}. Округли до двох знаків після коми. t_f \,\approx ____ \text{s} s_w \, \approx ____ \text{m}