Mechanický oscilátor Mgr. Miluše Hamplová EU OPVK ICT2-2/ICT13 Základní škola Olomouc, Heyrovského 33 Určeno pouze pro výuku Žádná část ani celek nesmí být použit pro komerční účely

Identifikátor materiálu: EU OPVK ICT2-2/ICT13 ŠkolaZákladní škola Olomouc, Heyrovského 33 Číslo projektuCZ.1.07/1.4.00/ Název projektuMáme šanci číst, zkoumat a tvořit AnotaceŽáci si upevní a prohloubí znalosti při samostatné práci AutorMgr. Miluše Hamplová NázevMechanický oscilátor Očekávaný výstup Procvičení a prohloubení znalostí s využitím digitální technologie, Vzdělávací oblast - oborVolitelné předměty - Informatika Klíčová slovaOscilátor, kmitavý pohyb, pružina Druh učebního materiáluPrezentace Druhy interaktivity Měření fyzikálních veličin s pomocí počítače, motivace, procvičení a ověření znalostí využití počítače v technické praxi. Cílová skupinaŽáci Stupeň a typ vzděláváníZákladní škola II. stupeň Typická věková skupina8. a 9. ročník ZŠ Datum / období vzniku VMDuben 2013

Ovládání Doplnění učiva, zajímavosti - externí odkaz (nutné aktivní připojení) Pro zobrazení průběhu měření je nutný nainstalovaný Adobe Flash Player Možno nainstalovat zde: / / V tomto typu prezentace jsou odkazy na externí internetové stránky, odkazy je nutno občas aktualizovat. Proto se stejné prezentace mohou vyskytovat v různých verzích. Kompletní dynamický záznam měření je součástí prezentace. Toto řešení není zrovna obvykle, ale v tomto případě má informační i metodický význam. Pokud by záznam měření nefungoval korektně (problém s flashplayer) jsou přiloženy i statické záznamy měření. Verze 1.2

Obsah Metodické poznámky Teorie Senzor Postup Ukázky naměřených grafů Záznam měření

Metodické poznámky Cílem této práce je umožnit žákům seznámení se značně opomíjeným využití výpočetní techniky v technické praxi. Žáci většinou dobře znají využití počítačů pro komunikaci, hry, zpracování textových a grafických souborů. Chápou vytváření webových stránek, vyhledávání informací i používání komunitních sítí. Opomíjená však často zůstává velká oblast využití počítačů pro měření fyzikálních a technických veličin i řízení procesů. Zde se žáci mohou prakticky nezmámit s tímto aspektem využití počítačů. Dalším vedlejším efektem je posílení mezipředmětových vztahu mezi informatikou, fyzikou, matematikou a pracovními činnostmi. Přírodovědnému a technickému vzdělání se v poslední době začíná znovu věnovat větší pozornost. Žáci jsou vedeni k samostatné práci, řešení problémů a skupinové práci. Učitel zde zastává funkcí vedoucího experimentu a dbá na bezpečnost žáků i správné použití měřící techniky. Podle interaktivního návodu žáci většinou zvládnou získat požadované výsledky samostatně (případně ve skupině) jen s minimální pomocí učitele. Připojení senzorů někdy vyžaduje radu učitele, měřící software žáci zvládají většinou dobře, ovládání je intuitivní a standardní.

Trocha teorie na úvod Odkazy na webové stránky Znalost externích odkanu není nutná pro úspěšné provedení měření, ale tyto informace jsou vybrány pro rozšíření znalostí a mají mnohdy charakter zajímavostí související s tématem měření. Některé stránky obsahují informace značně přesahující učivo základních škol, ale přesto jsou částečně pochopitelné a vhodné i pro tu věkovou skupinu. Mechanický oscilátor v našem případě představuje závaží zavěšené na pružině. Závaží visí na pružině v klidu a je v rovnovážné poloze. Po vychýlení z rovnovážné polohy (natažení pružiny) začne těleso kmitat. Jde o kmity tlumené, amplituda se postupně zmenšuje, není dodávána energie. Perioda kmitavého pohybu a tedy i frekvence závisí na vlastnostech pružiny, především na její tuhosti. Perioda je doba po které se děj začne opakovat znova od počátku. Frekvence je počet kmitů za jednotku času, obvykle za jednu sekundu. Kmit proběhne jeden cyklus a děj se opakuje od počátku. Kyv je polovina kmitu. Kmity rozeznáváme tlumené (za nějakou dobu se samovolně nebo nuceně utlumí) a netlumené ( je nutno oscilátoru dodávat energii a vyrovnání ztrát). Dále kmity vlastní a nucené. Při vlastních kmitech soustava kmitá s přirozenou frekvencí. Nucené kmitání je způsobeno působením vnějších vlivů, které oscilátoru vnutí frekvenci kmitů.

Senzor Siloměr se 2 rozsahy Siloměr se dvěma rozsahy, měří tahové i tlakové síly. Měřená síla působí na odporový tenzometr. Deformace způsobí změnu elektrického odporu. Výsledkem je malá změna napětí, která je vyhodnocována v jednotkách síly.

Senzor připojíme k počítači pomoci rozhraní Go!Link Rozhraní Go!Link umožňuje připojit analogové senzory k počítači přes USB rozhraní.

Postup měření Siloměr upevníme na laboratorní stojan v přiměřené výšce nad stolem, jak je vidět na následujících fotografiích. Dvě různé pružiny zavěsíme postupně na siloměr. Na konci pružiny je zavěšeno závaží (stejné v obou případech. Pružinu prodloužíme (natáhneme) o stejnou vzdálenost v obou případech. Po uvolnění začne pružina kmitat tlumenými kmity. Po jisté době (poměrně dlouhé) se kmity utlumí a soustava pružina závaží se dostane do rovnovážného stavu. V obou případech měříme síly, které působí na pružinu (siloměr). Na grafu vidíme průběh harmonických kmitů znázorněných sinusoidou. Každá pružina má jinou tuhost a kmitá tedy s jinou frekvencí. Můžeme změřit periodu kmitů pro oba případy a případně vypočítat frekvenci kmitů. Pokud měření probíhá po krátkou dobu (například 5 sekund) můžeme pokládat periodu za konstantní. Při natahování pružiny musíme dát pozor aby nedošlo k překroční meze pružnosti a vzniku trvalé deformace. Závaží musí mít také přiměřenou hmotnost vzhledem k tuhosti pružiny.

Vlastní tlumené kmity pružiny

V závislosti na tuhosti pružiny a hmotnosti závaží dochází k periodickým změnám kmitání, amplituda se periodicky mění. Kmity jsou však i tak tlumené.

TT T1T1

Konec prezentace