Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Demonstrační experimenty ve výuce kursu obecné fyziky Jiří Bartoš, ÚTFA PřF MU.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Demonstrační experimenty ve výuce kursu obecné fyziky Jiří Bartoš, ÚTFA PřF MU."— Transkript prezentace:

1 Demonstrační experimenty ve výuce kursu obecné fyziky Jiří Bartoš, ÚTFA PřF MU

2 Obsah  Úvod Náležitosti demonstračního experimentu  Mechanika hmotných bodů Pádová brzda Trhání provázku Jak vytrhnout ubrus zpod svatební hostiny Gravitační katapult  Mechanika tuhých těles Cívka s nití Válec na nakloněné rovině Těleso pohybující se po nakloněné rovině nahoru Závit s kuličkou – model smyčky smrti  Pohyb těles v odporujícím prostředí Měření koeficientu odporu vzduchu Mechanický oscilátor s lineárním tlumením Mechanický oscilátor tlumený odporem vzduchu  Závěr

3 Náležitosti demonstračního experimentu  uspořádaný tak, aby demonstrovaný jev výrazně převažoval nad jevy vedlejšími, nelze-li je eliminovat zcela,  realizovaný s co nejjednodušším experimentálním zařízením neobsahujícím (je-li to možné) „černé skříňky“,  snadno dostupný včetně dostupnosti finanční  podložený důkladným fyzikálním rozborem, matematickým zpracováním a následnou fyzikální interpretací.

4 Mechanika hmotných bodů Pádová brzda M=0,1 kg ; m=0,01 kg ; r=0,01 m ; l 0 =1 m ; f d =0,3 ; f s = 0,5

5 Pohybové rovnice

6 Přechod ke statickému tření Pohybové rovnice se zredukují na tvar:

7 Celkový pohyb tělesa A v rovině xy

8 Trhání provázku

9 Pohybová rovnice Tahové síly

10 Závislost tahových sil na čase (a r =2 ms -2 )

11 Závislost tahových sil na čase (a r =20 ms -2 )

12 Jak vytrhnout ubrus zpod svatební hostiny

13 Pohybové rovnice Průběh experimentu a) t 1 < t 2 b) t 1 = t 2

14 Graf závislosti poloh těles 1 a 2 na čase (t 1 < t 2 )

15 Graf závislosti rychlostí těles 1 a 2 na čase (t 1 < t 2 )

16 Graf závislosti poloh těles 1 a 2 na čase (t 1 = t 2 )

17 Graf závislosti rychlostí těles 1 a 2 na čase (t 1 = t 2 )

18 Gravitační katapult M=1 kg ; m=0,01 kg ; a=0,093 m ; b=0,407 m ; l=0,301 m ; h=0,35 m

19 První fáze – pohybové rovnice

20 Druhá fáze – pohybové rovnice

21 Pohyb katapultu v první a druhé fázi Pohyb katapultu ve třetí fázi – šikmý vrh Poč. rychlost [ms -1 ] Dolet [m] Dostup [m] Účinnost [%] výpočet14205,571 skutečnost10 2,535

22 Mechanika tuhých těles Cívka s nití R=13 cm ; r=5 cm ; m=1,2 kg ; J=0,0077 kgm 2 ; F=10 N Pohybové rovnice

23 Nit se na cívku navíjí

24 Nit se z cívky odvíjí

25 Mezní situace - cívka prokluzuje Zrychlení středu hmotnosti a třecí sílu nemůžeme určit stejným způsobem jako v předchozích dvou případech, protože vztahy byly odvozeny na základě předpokladu valení bez prokluzu.

26 Válec na nakloněné rovině Válec na nakloněné rovině r=5 cm ; m=0,4 kg  =  /6

27 Pohybové rovnice Zákon zachování mechanické energie

28 Těleso pohybující se po nakloněné rovině nahoru

29 Rovnice křivky, kterou opíše dotykový bod kolejnice s kuželem

30 Pohybová rovnice Vyjádření úhlové rychlosti ze zákona zachování mechanické energie

31 Graf závislosti úhlové rychlosti  translační rychlosti těžiště v na čase t

32 Graf závislosti třecí a normálové síly na čase (f s =0,009), oprávněnost předpokladu o prokluzu

33 Závit s kuličkou – model smyčky smrti Závit s kuličkou – model smyčky smrti r=0,02 m ; R=0,13 kg

34 Zákon zachování mechanické energie Zákon zachování mechanické energie Reálný experiment s dodrženou podmínkou statického tření mezi kuličkou a dráhou:

35 Pohybové rovnice Rozběh po nakloněné rovině (řešení): Pohyb v závitu:

36 Normálová a statická třecí síla a jejich souvislost s prokluzem kuličky -- nedojde k prokluzu h=3,18(R-r)

37 Pohyb těles v odporujícím prostředí Měření koeficientu odporu vzduchu m= 6,87 x kg ; r=0,04 m ;  =1,17 kgm -3 (T=300 K) ; ISO 400 ; expozice 1 s ; clona 3,3 ; f=25 Hz

38 Pohybová rovnice Modely odporových sil Stokesův Newtonův

39

40 Mechanický oscilátor s lineárním tlumením  0 =7,17 s -1 ; ISO 400 ; expozice 30 s ; clona 5

41 Pohybová rovnice Brzdná síla:

42 Proložení naměřených hodnot obálkou řešení

43 Mechanický oscilátor tlumený odporem vzduchu ISO 400 ; expozice 30 s ; clona 5

44 Volba modelu LineárníKvadratický

45 Kvadratický model odporové síly Pohybová rovnice

46 Ověření kvadratického modelu odporové síly Pokles amplitudy kmitů jako funkce času Uvážíme-li,že A(t) a  (t) jsou pomalu se měnící funkce času, pak: Nahrazením střední hodnotou a diferencováním dostaneme:

47 Proložení naměřených hodnot

48 Nesrovnalost mezi naměřenou a vypočtenou úhlovou frekvencí kmitů Korekce (započtena hmotnost pružiny): Korekce (započtena hmotnost pružiny a přidaná hmotnost):

49 Závěr


Stáhnout ppt "Demonstrační experimenty ve výuce kursu obecné fyziky Jiří Bartoš, ÚTFA PřF MU."

Podobné prezentace


Reklamy Google