Videoanalýza fyzikálních dějů Oldřich Lepil Přírodovědecká fakulta UP Olomouc.

Prezentace na téma: "Videoanalýza fyzikálních dějů Oldřich Lepil Přírodovědecká fakulta UP Olomouc."— Transkript prezentace:

1 Videoanalýza fyzikálních dějů Oldřich Lepil Přírodovědecká fakulta UP Olomouc

2 Didaktické využití videoanalýzy K vývoji metod analýzy obrazového záznamu Manuální videoanalýza programem EASYVID Zpracování výsledků videoanalýzy Automatická videoanalýza programem VIANA Videoanalýza kmitání oscilátorů Další možnosti využití digitálního záznamu

3 Filmový záznam rázu pružných koulí

4 Rekonstrukce pohybu koulí při pružném rázu

5 Experimentální zařízení pro filmovou analýzu šikmého vrhu

6 Grafická rekonstrukce dat získaných analýzou filmového záznamu šikmého vrhu

7 Obrazový záznam - 1978

8 Videoanalýza vodorovného vrhu programem AVA

9 Videoanalýza šikmého vrhu programem DAVID

10 Program pro videoanalýzu GALILEO (komerční – Klett)

11 Videoanalýza vodorovného vrhu programem ViMPS

12 Videoanalýza vodorovného vrhu programem EASYVID

13 Program pro automatickou videoanalýzu mechanických pohybů - VIANA

14 Videoanalýza šikmého vrhu na příkladu vrhu koulí Parametrická rovnice šikmého vrhu

15 Příklad šikmého vrhu

16 Příprava videozáznamu opakovaného odrazu míčku digitálním fotoaparátem SONY DSC-P92

17 Videoanalýza: volný pád

18 Zpracování dat videoanalýzy volného pádu

19 Úkol: Vyznačte všechny síly, které působí na míček v jednotlivých bodech

20 Fotografie opakovaného odrazu tenisového míčku (Učebnice pro gymnázia. Molekulová fyzika a termika)

21 Stroboskopický záznam opakovaného odrazu tenisového míčku (Physics, PSSC)

22 Dynamický model vodorovného vrhu pružného míčku v odporujícím prostředí FAMULUS - L. Dvořák t = t + dt v = sqrt(vx^2 + vy^2) Fx = –m  k  v  vx Fy = –m  k  v  vy – m  g IF y < R THEN Fy = 0.1  (R – y) END ax = Fx/m; ay=Fy/m vx = vx + ax  dt; vy = vy + ay  dt x = x + vx  dt ; y = y + vy  dt IF y<R THEN IF vy<0 THEN vy= –RestK  vy END END

23 Zobrazení vodorovného vrhu míčku pomocí dynamického modelu programem FAMULUS

24 Souřadnice polohy, dráhy a rychlosti míčku při vodorovném vrhu jako funkce času – FAMULUS (pohyb při RestK = 1)

25 Souřadnice polohy, dráhy a rychlosti míčku při vodorovném vrhu jako funkce času – FAMULUS (pohyb při RestK = 0,8)

26 Simulace pohybu míčku pomocí programu Inteactive Physics (autor P. Janeček)

27 Studium pohybu míčku grafickým kalkulátorem TI-92, datovým analyzátorem CBL a ultrazvukovým detektorem CBR (autor V. Pazdera)

28 Záznam vodorovného vrhu míčku digitální kamerou

29 Grafy souřadnic x a y pohybu pružného míčku získané videoanalýzou pogramem VIANA

30 Grafy souřadnic rychlosti v x a v y

31 Mechanické oscilátory Pružinový oscilátor s malým tlumením Pružinový oscilátor s malým tlumením Pružinový oscilátor s větším tlumením Pružinový oscilátor s větším tlumením Kyvadlo Kyvadlo Spřažená kyvadla Spřažená kyvadla Chaotické kyvadlo Chaotické kyvadlo Složené kmitání Složené kmitání

32 Demonstrace kmitání mechanických oscilátorů

33 Záznam kmitání mechanického oscilátoru programem ISES

34 Záznam kmitání mechanického oscilátoru programem VIANA

35 Zpracování dat programem EXCEL

36 Záznam tlumeného kmitání oscilátoru programem ISES

37 Záznam tlumeného kmitání oscilátoru programem VIANA

38 Záznam tlumeného kmitání zpracovaný programem MATEMATIKA 1.2

39 Záznam kmitání kyvadla

40 Záznam kmitání spřažených kyvadel

41 Příklady zpracování dat programem FAMULUS

42 Složené kmitání pružinového oscilátoru

43 Data z videoanalýzy zpracovaná programem FAMULUS

44 Dynamický model složeného kmitání mechanického oscilátoru r=sqrt(x^2+y^2); v=sqrt(vx^2+vy^2) IF r>l THEN ax=-K*(r-l)/r*x-L*v*vx; ay=-g-K*(r-l)/r*y-L*v*vy ax=-K*(r-l)/r*x-L*v*vx; ay=-g-K*(r-l)/r*y-L*v*vy ELSE ELSE ax=-L*v*vx; ay=-g-L*v*vy ax=-L*v*vx; ay=-g-L*v*vy END END vx=vx+ax*h; vy=vy+ay*h x=x+vx*h; y=y+vy*h t=t+h IF t=50 THEN STOP END

45 Složené kmitání vytvořené dynamickým modelem

46 Další možnosti: odraz na pevném konci

47 Odraz na volném konci

48 http://www.bastgen.de/schule/physik/physik.htmhttp://www.bastgen.de/schule/physik/physik.htm(EASYVID) http://didaktik.physik.uni-essen.de/viana http://www.virtualdub.org/index http://didaktik.physik.uni-wuerzburg.de/~suleder/software/ava/ http://www.physik.uni-mainz.de/lehramt/ViMPS/welcome.html http://www.physik.uni-muenchen.de/didaktik/Computer/DAVID/ /david.htm http://didaktik.physik.uni-wuerzburg.de/~pkrahmer/home/galileo.html http://home.t-online.de/home/320059914833-0001/Physik/DiVA/ /diva.htm http://www.lsw.com/videopoint/ Informační zdroje k videoanalýze na webu