Videoanalýza fyzikálních dějů Oldřich Lepil Přírodovědecká fakulta UP Olomouc

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

Filmový záznam rázu pružných koulí

Rekonstrukce pohybu koulí při pružném rázu

Experimentální zařízení pro filmovou analýzu šikmého vrhu

Grafická rekonstrukce dat získaných analýzou filmového záznamu šikmého vrhu

Obrazový záznam

Videoanalýza vodorovného vrhu programem AVA

Videoanalýza šikmého vrhu programem DAVID

Program pro videoanalýzu GALILEO (komerční – Klett)

Videoanalýza vodorovného vrhu programem ViMPS

Videoanalýza vodorovného vrhu programem EASYVID

Program pro automatickou videoanalýzu mechanických pohybů - VIANA

Videoanalýza šikmého vrhu na příkladu vrhu koulí Parametrická rovnice šikmého vrhu

Příklad šikmého vrhu

Příprava videozáznamu opakovaného odrazu míčku digitálním fotoaparátem SONY DSC-P92

Videoanalýza: volný pád

Zpracování dat videoanalýzy volného pádu

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

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

Stroboskopický záznam opakovaného odrazu tenisového míčku (Physics, PSSC)

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

Zobrazení vodorovného vrhu míčku pomocí dynamického modelu programem FAMULUS

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

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

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

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

Záznam vodorovného vrhu míčku digitální kamerou

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

Grafy souřadnic rychlosti v x a v y

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

Demonstrace kmitání mechanických oscilátorů

Záznam kmitání mechanického oscilátoru programem ISES

Záznam kmitání mechanického oscilátoru programem VIANA

Zpracování dat programem EXCEL

Záznam tlumeného kmitání oscilátoru programem ISES

Záznam tlumeného kmitání oscilátoru programem VIANA

Záznam tlumeného kmitání zpracovaný programem MATEMATIKA 1.2

Záznam kmitání kyvadla

Záznam kmitání spřažených kyvadel

Příklady zpracování dat programem FAMULUS

Složené kmitání pružinového oscilátoru

Data z videoanalýzy zpracovaná programem FAMULUS

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

Složené kmitání vytvořené dynamickým modelem

Další možnosti: odraz na pevném konci

Odraz na volném konci

/david.htm /diva.htm Informační zdroje k videoanalýze na webu