20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika1 Rychlá fyzika Jan Koupil Gymnázium Pardubice, Dašická

Prezentace na téma: "20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika1 Rychlá fyzika Jan Koupil Gymnázium Pardubice, Dašická"— Transkript prezentace:

1 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika1 Rychlá fyzika Jan Koupil Gymnázium Pardubice, Dašická http://youtube.com/FyzikarJanek/

2 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika2 Kde vzít rychloběžné video? Casio Exilim EX-F1Casio Exilim EX-F1 –digitální zrcadlovka –60 FPS Full HD –1200 FPS 336×96 px –cca 19.000,- Kč –již se nevyrábí, nástupce má poněkud horší parametry (1000 FPS 224×64 px)

3 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika3 Propíchnutí balonku

4 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika4 Magnetky Neocube

5 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika5 Imploze plechovky – je tepelná výměna pomalý děj? Doba chlazení: přibližně 0,15 sDoba chlazení: přibližně 0,15 s Doba hroucení: přibližně 2,5 msDoba hroucení: přibližně 2,5 ms

6 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika6 Leidenfrostův jev 0,4 s 0,8 s

7 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika7 K čemu vlastně? MotivaceMotivace DemonstraceDemonstrace MěřeníMěření

8 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika8 Proč kapka nakonec propadne?

9 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika9 Kalibrace videa

10 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika10 Zpracování videa Nekvalitní zdroj  Bezztrátový střih a otáčení mov MPEG Streamclip (http://www.squared5.com/)Nekvalitní zdroj  Bezztrátový střih a otáčení mov MPEG Streamclip (http://www.squared5.com/) Potřeba měření po snímku  Snadné načítání a krokování videa MPC-HC ( http://mpc-hc.sourceforge.net/ )Potřeba měření po snímku  Snadné načítání a krokování videa MPC-HC ( http://mpc-hc.sourceforge.net/ )

11 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika11 Jak se proudem rozsvítí drát? DrátDrát –365 snímků, 304 ms Žárovka:Žárovka: –43 snímků, 36 ms –(cca 3,5 periody výkonu)

12 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika12 Výbojová trubice Rtuť: Neon: Perioda: 14 snímků, tzn. cca 12 ms. (86 Hz)

13 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika13 Monitor, projektor CRT monitorCRT monitor –Frekvence 75 Hz (nastaveno)75 Hz (nastaveno) 76 Hz (naměřeno)76 Hz (naměřeno) DLP projektor –Zobrazování za pomocí hranolů nebo zrcátek –Střídání barev BGR+W (T = 120 Hz) A dál? TV, rozklad lichých a sudých, LCD monitory, projektory, …

14 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika14 Přesýpací hodiny Pružné odrazy Pružné odrazy Porovnání s vodou Porovnání s vodou Úhel kuželu Úhel kuželu

15 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika15 Raketa na lihový pohon Z. Polák: Jednoduché pokusy, Veletrh nápadů učitelů fyziky 7, Praha 2002

16 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika16 Raketa na lihový pohon a = 123 m·s -2 = 12,5 g (hodnoty pro 1 měření, každý pokus je originál) v = 9,3 m·s -1 = 33 km·h -1

17 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika17 Raketa na lihový pohon v = 2,3 m·s -1 … hoření par lihu v = 9,3 m·s -1 … raketa na konci záběru

18 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika18 Výbuch v krabičce (výbušný motor) M. Jílek: Kroužek fyziky pro středoškolské studenty, Veletrh nápadů učitelů fyziky 7, Praha 2002 obrázky převzaty z http://fyzweb.cuni.cz/dilna/krouzky/vybuch/vybuch.htm http://fyzweb.cuni.cz/dilna/krouzky/vybuch/vybuch.htm

19 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika19 Výbuch v krabičce (výbušný motor) v = 15,7 m·s -1 = 56,3 km·h -1 … získaná za dobu 1 snímku, tedy 0,83 ms a ≥ 18800 m·s -2 = 1920 g

20 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika20 Výbuch v krabičce (výbušný motor) A jak rychlá je jiskra? – –Při vzdálenosti hrotů 4 mm kolem 1 ms

21 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika21 Odraz pulzu na struně

22 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika22 Kmity ladičky 440 Hz příliš rychlá440 Hz příliš rychlá 128 Hz lze nasnímat128 Hz lze nasnímat –Zajímavý náběh

23 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika23 Kmity ladičky Dokazujeme výstřikem vodyDokazujeme výstřikem vody Mohou vybudit vlnyMohou vybudit vlny

24 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika24 Jak to vypadá, když to padá? Všichni víme, jak vypadá vodní kapka … už od dob Ferdy MravenceVšichni víme, jak vypadá vodní kapka … už od dob Ferdy Mravence

25 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika25 Jak to vypadá, když to padá? Poměr rychlostí0,438 Poměr hmotností2,285 Poměr poloměrů1,317 Naměřený poměr poloměrů1,31

26 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika26 Povrchové napětí 3.-5. 9. 2010 J. Koupil, V. Vícha: 1200 FPS 26 d1d1 d2d2

27 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika27 Vodní kladivo a)Láhvi se nic nestane b)Láhvi se utrhne dno c)Láhvi se utrhne hrdlo d)Zátka ve zpětném rázu vyskočí ven Na hrdlo zazátkované poloprázdné lahve udeříme gumovou palicí. A. Caletka: Dva pokusy, Veletrh nápadů učitelů fyziky 1, Praha 1996

28 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika28 Vodní kladivo - původní pohled a) a)Setrvačnost vody způsobí zpoždění proti dnu b) b)Mezi vodou a dnem vznikne skoro vakuum c) c)Tlak nad kapalinou s ní uhodí o dno d) d)Vodní kladivo urazí dno

29 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika29 Vodní kladivo Pohled na celekPohled na celek DetailDetail

30 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika30 Volný pád Závislost polohy na čase g = 9,86 m/s 2 rel. odch. 0,5 %

31 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika31 Odraz míčku Z jaké výšky h 1 míček padal?Z jaké výšky h 1 míček padal? Do jaké výšky h 2 míček vystoupil?Do jaké výšky h 2 míček vystoupil? Jakou silou působil míček na podložku?Jakou silou působil míček na podložku? Porovnejte poměr výšek a poměr rychlostíPorovnejte poměr výšek a poměr rychlostí

32 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika32 Z jaké výšky h 1 míček padal?Z jaké výšky h 1 míček padal? d = 20 mm průměr míčku t 1 = 0,023 s doba, za kterou se míček posune o svůj průměr v 1 = 1,03 m/s rychlost před dopadem

33 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika33 Do jaké výšky h 2 míček vystoupil?Do jaké výšky h 2 míček vystoupil? d = 20 mm průměr míčku t 2 = 0,028 s doba, za kterou se míček posune o svůj průměr v 2 = 0,87 m/s rychlost po odrazu

34 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika34 Jakou silou působil míček na podložku?Jakou silou působil míček na podložku? m = 8,0 g hmotnost míčku  t = 0,0025 s doba kontaktu míčku s podložkou

35 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika35 Pád hřebene S pukem S pytlíkem

36 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika36 Pád hřebene s pytlíkem Závislost polohy na čase a = 9,34 m·s -2, rel. odchylka od tabulek 4,8 %

37 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika37 Pád hřebene s pukem Závislost polohy na čase a = 9,87 m·s -2, rel. odchylka od tabulek 0,6 %

38 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika38 Postřehnete rozdíl?

39 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika39 Dvě pružiny a = 15,52 m·s -2 Pohyb horního závaží

40 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika40 Odraz – vysoký výskok Proč pingpongový míček vyskočí do větší výšky než ze které padal?Proč pingpongový míček vyskočí do větší výšky než ze které padal?

41 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika41 Pružná srážkaPružná srážka v 1 = 1,68 m/s m 1 = 24,3 g v 2 = 2,76 m/s m 2 = 1,7 g Rychlost horního míčku po srážce Výpočtem u 2 = 5,54 m·s -1, měřením z videa u 2 = 6,05 m·s -1, rel. odch. 9% Hopík padal z výšky 42 cm, pingpongový míček se mohl, odrazit do výšky 187 cm. Neuvažujeme ztráty kin. energie.

42 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika42 Stav beztíže v lahvi Adrian Corona et al 2006 Phys. Educ. 41 208, doi: 10.1088/0031-9120/41/3/F05 10.1088/0031-9120/41/3/F05

43 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika43 Čistý průstřel vejce Netradiční důkaz Pascalova zákonaNetradiční důkaz Pascalova zákona J. Brockmeyerová-Fenclová, Z. Drozd: Pokusy s vejci, Veletrh nápadů učitelů fyziky 1, Praha 1996 Veletrh nápadů učitelů fyziky 1, Praha 1996

44 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika44 Nárazy na rázostroji

45 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika45 Jak ten datel datluje?

46 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika46 Jak ten datel datluje?

47 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika47 Připoutejte se, prosím

48 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika48 Připoutejte se, prosím

49 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika49 Smykové tření, žádná věda Třecí síla je přímo úměrná síle normálové Třecí síla nezávisí na velikosti styčné plochy Třecí síla nezávisí na vzájemné rychlosti povrchů (tzv. Coulombovské tření)

50 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika50 Smykové tření, žádná věda Rozptyl hodnot zrychlení v řádu desítek %  Závislost na ploše ??? Závislost na rychlosti nenalezena

51 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika51 Elá - hop

52 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika52 Galtonova deska Běžná kamera detailcelek

53 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika53 Pascalův trojúhelník 11 1 1 2 33 46 1 1 1 1 1 4 1 11 1 15 6 1055106 1520 1 1 1 1 8 77 8 21213535 28 28565670 118436993684126126 Shora dolů vede 512 cest 0,036 0,0352 0,1406 0,3281 0,4922 0,4922 0,3281 0,1406 0,0352 0,0039 0,036 0,0352 0,1406 0,3281 0,4922 0,4922 0,3281 0,1406 0,0352 0,0039 Jsou zásahy přihrádek stejně pravděpodobné?

54 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika54 Teoretická předpověď pro 200 kuliček

55 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika55 Reálné výsledky

56 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika56 Čas průchodu KuličkaČas Průchod 1. kuličky 1,3 s Průchod 2. kuličky 1,2 s Průchod 3. kuličky 1,4 s Průchod 4. kuličky 0,5 s Průchod 5. kuličky 1,1 s Průchod 6. kuličky 0,7 s Nejdelší „rozhodování“ kuličky ……………….. 0,25 s

57 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika57 Pružné srážky vozíků s magnety

58 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika58 Pružné srážky – stejná hmotnost v 1 = 0,56 m/s u 2 = 0,47 m/s u 1 = 0 m/s v 2 = 0 m/s Pokles rychlosti o 16 % Pokles kinet. energie o 30 %

59 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika59 Pružné srážky – lehké najíždí na těžké v 1 = 0,37 m/s u 2 = 0,15 m/s u 1 = - 0,13 m/s v 2 = 0 m/s Pokles kinet. energie o 50 %

60 20. 10. 2011Jan Koupil: Rychlá fyzika60 Kam se kinetická energie ztratila? Tvar koleček a umístění osy, valivý odpor Na zvednutí těžšího vozíku o 1 mm je třeba práce 0,0046 J Kinetická energie před srážkou 0,0146 J Kinetická energie po srážce 0,0071 J