Zpět na stránky KDF

Úvodní stránka

Něco o mně

Životopis
(pdf, anglicky)

Závěrečné práce

Počítače a školní fyzika

Videoměření

Rychloběžné video

Měření (mechanika)
s mikrofonem

Famulus a Windows XP

Rozcestník programů „pro fyzikáře“ zdarma

Zobrazování orbitalů atomu vodíku

Kontakt

Odvalování z koule

Necháme-li těleso (kuličku, válec, trubičku apod.) skoulet se z kulatého (válcového) povrchu, v určitém bodě se oddělí a pokračuje šikmým vrhem. Obvyklá úloha zní „kde leží tento bod?“ Zkusíme teorii experimentálně ověřit.

Jak na to:

Jako plochu, ze které se budou tělesa odvalovat, je možné použít například plastikový odpadkový koš nebo velkou trubku. Pokud se pokusíte experiment natočit, zjistíte, že frekvence 25 FPS (snímků za vteřinu) není dostatečná, celý děj se odehraje na jednom až dvou snímcích. Můžeme toho ale naopak využít - pokud budeme natáčet s dlouhými časy závěrky, určitě se nám podaří po několika málo záběrech najít snímek (ano jeden snímek v rámci klipu), který obsahuje jak pohyb po válci, tak šikmý vrh. Kamera tak pro nás znamená fotoaparát, který nám sejme mnoho snímků za sebou, abychom nepropásli zlomový okamžik, a nahrazuje tak vlastně stroboskopickou fotografii. Další, o něco komplikovanější možností je vyexportovat několik snímků za sebou a prolnout je.

Úhel, kde se tělísko oddělí, můžeme změřit buď za pomoci nějakého grafického editoru, nebo si úhloměr namalujeme přímo na válec.

Odvalování válce - 11 MB	Odvalování trubičky - 7 MB	Odvalování kuličky - 9 MB
Videa ke stažení jsou surová, nijak neupravovaná, přesně tak, jak byla získána z videokamery. Jsou sice velká na objem, ale současně je minimální ztráta kvality (která je zde na prvním místě). Především u trubičky by komprese mohla být fatální.

Jaké výsledky můžeme očekávat:

• Každé tělísko se oddělí jinde - protože má kulička jiný moment setrvačnosti než plný válec či dutá trubička, rozjíždí se jinak dlouho a oddělí se tedy jindy.

• Měřený úhel je větší - Naměřený úhel (od vrcholu) je větší, než říká teoretická předpověď, což způsobují (pravděpodobně) ztráty energie ve tření, prokluzování tělísek a také to, že ne vždy umístíme tělísko přesně na vrchol válce.

Na co je třeba dát pozor:

• Početně je tato úloha jednodušší, pokud uvažujeme pohyb (klouzání) hmotného bodu bez tření. Bohužel je v reálném experimentu vliv tření velmi výrazný a tak nemá výsledek se smýkáním tělíska žádnou vypovídací hodnotu.

• Umístěte kameru co nejdál od válce a použijte maximální zoom. Tak zajistíme minimální zkreslení a co nejpřesnější měření úhlů. Kameru namiřte tak, aby se vám těleso nedostávalo do zákrytu za válec nebo naopak, jinak naměříte vyšší hodnoty úhlu oddělení (těleso je schováno za hranou válce).

• Do záběru zavěste olovnici, jinak nebude zřejmé, od jakého směru se má úhle odečítat.

• Namalujte si úhloměr přímo na válec. Měření nebude tak přesné, ale jednodušší a názornější.

• Protože se může vyskytnout problém s interpretací obdélníkových pixelů (obrazových bodů) v záznamu z videokamery, je dobře zkontrolovat před měřením, že je na záběru válec skutečně kruhový, nikoli eliptický.

Tyto stránky vznikly za přispění Fondu rozvoje vysokých škol (projekt G6 835/2005)