Medindo Velocidade
Experimentalmente, em nosso laboratório de física podemos usar qualquer um dos vários métodos para medir a velocidade dos objetos.
Stopwatch e Meterstick:
A maneira mais simples de medir a velocidade é usar um relógio de stop e um stick de medição. A menos que um seja descuidado, o erro humano raramente pode ser atribuído a erros em experiências. No entanto, um relógio stop só é tão bom quanto o humano que o controla. Na melhor das hipóteses, o tempo de reacção humana é uma fracção de segundo (1/5) e só isto pode criar um erro.
Photogates e Meterstick
Podemos eliminar o factor de erro humano usando um fotogate. Em um photogate, quando o nosso objeto em movimento bloqueia um feixe de luz ele aciona o início do nosso timer. Quando ele bloqueia uma segunda porta pode parar o temporizador. Alguns fotogates são dispositivos autônomos, outros se integram com um computador. Você também pode definir fotogates para medir o menor tempo que o feixe é bloqueado como um objeto de um determinado tamanho físico bloqueia o feixe.
Tickertape e Meterstick
Uma máquina tickertape emite um som muito assustador. Tem um pequeno estilete metálico que sobe e desce a 60 ciclos/segundo. Esta frequência é devido à frequência da electricidade da Corrente Alternada que alimenta o aparelho. Uma peça longa uma fita adesiva é presa ao objecto em movimento e puxada através da máquina à medida que os objectos se movem. Um pedaço de papel químico é colocado entre o estilete vibratório e a fita adesiva. Cada vez que o estilete salta para baixo, deixa um ponto de carbono sobre o papel. A distância entre estes pontos pode ser medida com um simples bastão de medição após a realização da experiência. O tempo entre os pontos é simplesmente 1/60 de um segundo. É perspicaz notar que quanto mais rápido um objeto se move, maior o espaçamento entre os pontos.
Ultrasonic Motion Sensors são similares às armas de radar usadas pelos meus policiais para medir a velocidade dos carros na rodovia. A maior diferença é que estes sensores usam ondas ultra-sônicas. Estas são ondas sonoras com um tom tão alto que estão além do alcance da audição humana. O sensor emite as ondas ultra-sônicas em um cone focado. À medida que as ondas ricocheteiam no sensor, a onda sonora é recolhida. Por causa do desvio Doppler, podemos medir com precisão a velocidade do objeto.
Video Image Analysis: Anos atrás, podíamos tirar fotografias usando uma luz estroboscópica para fazer medições cinemáticas. Se você olhar para fotos estroboscópicas, você pode ver claramente como o espaçamento entre as imagens aumenta com a velocidade.
Hoje, podemos reunir filmagens de vídeo com uma webcam ou seu celular. Como o vídeo é recolhido a 30 frames/segundo sabemos o intervalo de tempo na foto. Se sabemos a relação entre o tamanho do pixel e a distância, podemos facilmente encontrar a velocidade. Isto pode ser conseguido se soubermos o tamanho de um objeto no vídeo. Ou um stick de medição pode ser colocado no vídeo como uma escala de referência. No entanto, é preciso ter cuidado com os efeitos da paralaxe na imagem do vídeo. Se um objeto estiver mais distante (ou fora do ângulo), então ele parecerá ser menor. Um método discreto seria usar LoggerPro ou VideoPhysics da Vernier Software. Neste software você clica na posição do objeto que você está tentando analisar durante cada frame.