LU203 - Volný pád

Pomůcky

„hřeben“, pravítko, zátěž (osvědčil se hokejový puk), stojan, počítač, ISES, modul optická závora.

Úkoly

1. Pozorujte volný pád „hřebenu“ bez zátěže přes optickou závoru a rozhodněte, o jaký jde pohyb.
2. Změřte pětkrát dobu pádu hřebenu bez zátěže. Vypočtěte průměrný čas a průměrnou rychlost.
3. Změřte pětkrát dobu pádu hřebenu se zátěží. Vypočtěte průměrný čas a průměrnou rychlost porovnejte s pádem bez zátěže.

Výklad

Volný pád je pohyb, kdy těleso uvolníme a začne padat vlivem gravitace svisle dolů. Hřeben, který vstoupí do optické závory, způsobí každým svým zubem její zatmění. Z monitoru změříme dobu t od druhého do desátého zubu. Průměrnou rychlost hřebenu pak vypočteme jako podíl dráhy s a času t:

Vypracování

dráha od druhého do desátého zubu: s = . , . . m

	číslo měření	1	2	3	4	5	průměrný čas
bez zátěže	t1 s	. , . .	. , . .	. , . .	. , . .	. , . .	. , . .
se zátěží	t2 s	. , . .	. , . .	. , . .	. , . .	. , . .	. , . .

Závěr

1. Mezi jaké pohyby patří volný pád?
2. Průměrná rychlost bez zátěže byla: v_p1 = . , . . m/s
3. Průměrná rychlost se zátěží byla: v_p2 = . , . . m/s
4. Závisí volný pád tělesa na jeho hmotnosti?

provedení

Optickou závoru připojíme do kanálu A, uchytíme do stojanu a upravíme její šířku asi na 3 cm. Spustíme ISES a založíme nový experiment.

Nastavení: doba měření 0,2 s, vzorkování 1000 Hz, start trigger, kanál A, hladina 0,5, pretrigger 5 %, hrana sestupná , zobrazení – definice – min Y= -0,5, max Y=1,5.

Na obrazovce je připravené okno s časovou osou nastavenou na 0,2 s, graf se zatím nevykresluje. Počítač čeká s měřením, až nastane zatmění závory.

Hřeben umístíme do optické závory mezerou mezi prvním a druhým zubem a zlehka uvolníme. Pád je zaznamenán na monitoru. Při podařeném pokusu je vidět 9 zubů („dolíky“).

Ze zhušťování zubů lze usoudit na druh pohybu.

Nyní pomocí „zpracování měření“ a nástroje „odečet rozdílu“ určíme v polovině hloubky zatmění čas t od vstupu 2. zubu do vstupu 10. zubu pro tabulku. Vypočteme průměrnou rychlost - správné zaokrouhlení čísel udává počet teček v tabulce.

Červenými šipkami nahradíme experiment a stiskneme OK a pokus opakujeme.

Po pěti zdařilých pokusech pověsíme na hřeben zátěž a provedeme pět zdařilých pokusů se zátěží.

Výsledky

Dráha od druhého do desátého zubu: s = 0,18 m

	číslo měření	1	2	3	4	5	průměrný čas
bez zátěže	t1 s	0,149	0,152	0,146	0,149	0,152	0,150
se zátěží	t2 s	0,150	0,149	0,153	0,153	0,153	0,152

Závěr

1. Zuby na hřebenu jsou rozmístěny rovnoměrně a při pádu je vidět, že hřeben urazí stejné úseky dráhy za nestejné časy. Časy se stále zkracují, jde tedy o pohyb zrychlený.
2. Průměrná rychlost bez zátěže byla: v_p1 = 1,20 m/s.
3. Průměrná rychlost se zátěží byla: v_p2 = 1,18 m/s.
4. Měřeními, která jsme provedli, jsme prokázali, že průměrná rychlost volného pádu na hmotnosti tělesa nezávisí. Drobné odchylky jsou způsobeny především nestejným vypuštěním hřebenu.

Webmaster: Jiří Ryzner, poslední aktualizace: 21.7.2014