Măsurarea vitezei
Experimental, în laboratorul nostru de fizică putem folosi oricare dintre mai multe metode pentru a măsura viteza obiectelor.
Cronometru și metru:
Cel mai simplu mod de a măsura viteza este de a folosi un cronometru și un metru. Cu excepția cazului în care cineva este neglijent, eroarea umană poate fi rareori atribuită erorilor din experimente. Cu toate acestea, un cronometru este la fel de bun ca și omul care îl controlează. În cel mai bun caz, timpul de reacție al omului este de o fracțiune de secundă (1/5 din secundă) și numai acest lucru poate crea o eroare.
Photogates and Meterstick
Pot fi eliminat factorul de eroare umană prin utilizarea unui fotogate. Într-o fotogate, atunci când obiectul nostru în mișcare blochează un fascicul de lumină, acesta declanșează pornirea cronometrului nostru. Când blochează o a doua poartă în poate opri cronometrul. Unele fotogate sunt dispozitive de sine stătătoare, altele se vor integra cu un computer. De asemenea, puteți seta fotogatele să măsoare timpul mai scurt în care fasciculul este blocat atunci când un obiect de o anumită dimensiune fizică blochează fasciculul.
Tickertape și Meterstick
Un aparat tickertape emite un sunet foarte înfiorător. Are un mic stilou de metal care bate în sus și în jos la 60 de cicluri/secundă. Această frecvență se datorează frecvenței curentului electric alternativ care alimentează aparatul. O bucată lungă de bandă de ticker este atașată de obiectul în mișcare și este trasă prin aparat pe măsură ce obiectele se mișcă. O bucată de hârtie carbonată este plasată între stiloul care vibrează și banda de ticker. De fiecare dată când stiloul ricoșează în jos, lasă un punct de carbon pe hârtie. Distanța dintre aceste puncte poate fi măsurată cu un simplu băț de măsură după ce experimentul este realizat. Timpul dintre puncte este pur și simplu de 1/60 de secundă. Este perspicace să observăm că, cu cât un obiect se mișcă mai repede, cu atât mai mare este distanța dintre puncte.
Senzorii de mișcare cu ultrasunete sunt asemănători cu pistoalele radar folosite de polițiștii mei pentru a măsura viteza mașinilor pe autostradă. Diferența majoră este că acești senzori folosesc unde ultrasonice. Acestea sunt unde sonore cu o înălțime atât de mare încât depășesc raza de acțiune a auzului uman. Senzorul emite undele ultrasonice într-un con concentrat. Pe măsură ce undele ricoșează înapoi la senzor, unda sonoră este colectată. Datorită deplasării Doppler, putem măsura cu exactitate viteza obiectului.
Analiză de imagini video: Cu ani în urmă, puteam face fotografii folosind o lumină stroboscopică pentru a face măsurători cinematice. Dacă vă uitați la fotografiile stroboscopice, puteți vedea clar cum distanța dintre imagini crește odată cu viteza.
Astăzi, putem aduna imagini video cu o cameră web sau cu telefonul mobil. Deoarece înregistrarea video este adunată la 30 de cadre/secundă, cunoaștem intervalul de timp din fotografie. Dacă știm relația dintre dimensiunea pixelilor și distanță, putem afla cu ușurință viteza. Acest lucru poate fi realizat dacă cunoaștem dimensiunea unui obiect din video. Sau poate fi plasat un băț de metru în video ca scală de referință. Cu toate acestea, trebuie să fim atenți la efectele paralaxei asupra imaginii video. Dacă un obiect se află la o distanță mai mare (sau în afara unghiului), atunci acesta va părea mai mic. O metodă discretă ar fi utilizarea LoggerPro sau VideoPhysics de la Vernier Software. În acest software, faceți clic pe poziția obiectului pe care încercați să îl analizați în timpul fiecărui cadru.
.