KDF MFF UK: RNDr. Petr Kácovský, Ph.D.

Matematicko-fyzikální fakulta UK

Vyhledat na osobních stránkách:

Materiály pro učitele – VIDEOANALÝZA

Videoanalýza a její místo ve fyzikálním vzdělávání

Principem videoanalýzy je záznam určitého děje v podobě krátké videosekvence, která je pak softwarově krokována po jednotlivých snímcích. Na každém snímku je možné vyznačit polohu (a tím získat souřadnice) objektu, jehož pohyb chceme popsat – dostáváme tak možnost najít závislosti souřadnic, resp. rychlosti a zrychlení na čase.

Technika videoanalýzy se přímo nabízí v případě jednoduchých kinematických situací, které se odehrávají na úsečce či v rovině – jmenujme různé druhy vrhů, pohyb kyvadla nebo kmitání tělesa na pružině.

Z hlediska motivačního dává videoanalýza studentům prostor, aby do výuky zapojili svá vlastní chytrá zařízení (BYOD = bring your own device) a rozvíjeli tak svoji digitální gramotnost. Zároveň ale napomáhá také snahám fyzikářů rozvíjet porozumění kinematickým (i jiným) grafům.

Doporučení při pořizování videa

Samotná analýza videa

Software Tracker

Vhodným nástrojem pro videoanalýzu, který je přeložen do českého jazyka a přitom je zdarma dostupný, je freeware Tracker, který je možné stáhnout ZDE. Tracker dovede pracovat s velkým množstvím videoformátů (.mov, .avi, .flv, .mp4, .mts, .wmv a další) a kromě základních funkcí, jako je sledování jednoho objektu v pevně ukotveném kartézském systému, umožňuje i pokročilejší operace (např. sledování hmotného středu apod.).

Pokud je mi známo, v tuto chvíli neexistuje adaptace Trackeru pro mobilní zařízení (tablety, smartphony), je třeba s ním tedy pracovat na PC nebo notebooku.

Jak v Trackeru pracovat

Základní kroky jednoduché analýzy jsou popsány v tomto souboru, použití tzv. autotrackeru (kdy software sám detekuje sledovaný objekt) je shrnuto ve videu Jak na Tracker.

Chceme-li v Trackeru získaná data dále matematicky zkoumat, stačí dvojklikem do plochy získaného grafu otevřít nástroj Data Tool, který nabízí mj. pro nás důležitou možnost Analyze. Tento nástroj není přeložen do češtiny.

Co by vás při analýze videa nemělo překvapit...

Vzorová videa určená k analýze

Legenda:

Odkaz na stažení archivu, který obsahuje metodiku pro učitele, pracovní list pro žáky, vzorově natočené video a také vzorově zpracovaný soubor v Trackeru (s příponou .trk).

Odkaz na videonávod, který zachycuje vyhodnocením vzorového videa v Trackeru.

 

Vývoj experimentů 1 až 8 byl podpořen z Fondu vzdělávací politiky MŠMT na rok 2020, projekt Podpora zkvalitnění přípravy učitelů matematiky, fyziky a informatiky na MFF UK.

1. Volný pád

Parametry vzorového experimentu:

Sledovaný bod: střed míčku

Počátek souřadnic: ve výšce středu míčku v okamžiku jeho vypuštění

Kladný směr osy x: svisle dolů

2. Svislý vrh vzhůru

Parametry vzorového experimentu:

Sledovaný bod: střed míčku

Počátek souřadnic: ve výšce středu míčku v okamžiku jeho vypuštění

Kladný směr osy x: svisle vzhůru

3. Zrychlení dvou závaží na kladce

Parametry vzorového experimentu:

Sledovaný bod: horní/dolní okraj závaží nebo háčku

Počátek souřadnic: ve výšce sledovaného bodu (na začátku pohybu)

Kladný směr osy x: ve směru pohybu sledovaného bodu

4. Valení míčku po nakloněné rovině

Parametry vzorového experimentu:

Sledovaný bod: střed míčku

Počátek souřadnic: nad středem míčku v okamžiku jeho vypuštění

Kladný směr osy x: rovnoběžně s nakloněnou rovinou

5. Určení součinitele smykového tření

Parametry vzorového experimentu:

Sledovaný bod: místo zaústění háčku do těla sjíždějícího závaží

Počátek souřadnic: nad sledovaným bodem v čase vypuštění závaží

Kladný směr osy x: rovnoběžně s nakloněnou rovinou

6. Kmitání na pružině

Parametry vzorového experimentu:

Sledovaný bod: místo zaústění háčku do těla kmitajícího závaží

Počátek souřadnic: ve výšce rovnovážné polohy sledovaného bodu

Kladný směr osy x: svisle vzhůru

7. Otáčení spinneru

Parametry vzorového experimentu:

Sledovaný bod: konec jednoho z ramen spinneru

Počátek souřadnic: ve středu spinneru

Kladný směr osy x: doprava

8. Pád ve viskózní kapalině

Parametry vzorového experimentu:

Sledovaný bod: dolní okraj padající kuličky

Počátek souřadnic: ve výšce sledovaného bodu (na začátku pohybu)

Kladný směr osy x: svisle dolů

 

Vývoj experimentu 9 byl podpořen projektem Podpora rozvoje digitální gramotnosti (www).

9. Šikmý vrh vzhůru (míček)

Parametry vzorového experimentu:

Sledovaný bod: střed míčku

Počátek souřadnic: ve středu míčku v okamžiku jeho vypuštění

Kladný směr osy x: doprava

 

Další experimenty:

10. Šikmý vrh vzhůru (katapult)

Parametry vzorového experimentu:

Sledovaný bod: střed míčku

Počátek souřadnic: ve středu míčku v okamžiku jeho vypuštění

Kladný směr osy x: doprava

11. Pohyb kyvadla

Parametry vzorového experimentu:

Sledovaný bod: místo zaústění háčku do těla závaží

Počátek souřadnic: v rovnovážné poloze sledovaného bodu

Kladný směr osy x: vodorovně doprava

12. Pohyb bodu na obvodu otáčejícího se kola (cykloida)

Parametry vzorového experimentu:

Sledovaný bod: barevně označená bod na obvodu kola

Počátek souřadnic: v místě dotyku kola a podložky (na začátku pohybu)

Kladný směr osy x: ve směru valení kola

 

http://kdf.mff.cuni.cz/~kacovsky
Aktualizováno: 26. 12. 2020