Μελέτη προβλήματος: «Το ταλαντούμενο καρφί»

Εναλλακτική πρόταση διδασκαλίας της φυσικής μέσα από πειραματισμό που θα κάνουν οι μαθητές.

Καρφί μήκους 11,5 cm και μάζας 11,69 gr ταλαντώνεται σε όρθια θέση υπό την έλξη μαγνήτη που βρίσκεται από πάνω του σε απόσταση 1,2 cm. Η ένδειξη του ζυγού είναι 8,45, απ’ όπου μπορούμε να υπολογίσουμε την δύναμη της μαγνητικής έλξης (11,69-8,45 = 3,24). Η κίνηση καταγράφηκε και αναλύθηκε με το λογισμικό Tracker. Η περίοδος της κίνησης βρέθηκε Τ=0,312 sec.

Το πείραμα επαναλήφθηκε για αποστάσεις d =0,8 και 1,0 cm. Τα αποτελέσματα δίνονται παρακάτω.

Για τον προσδιορισμό της περιόδου στο Tracker, ο έλεγχος γινόταν καρέ καρέ από την ευκρίνεια της εικόνας του καρφιού. Συγκεκριμένα: όταν το καρφί περνούσε από τη θέση ισορροπίας και είχε τη μέγιστη ταχύτητα, η εικόνα του δεν ήταν καθαρή (δεξιά φωτογραφία), ενώ όταν  βρισκόταν στη μέγιστη απομάκρυνση και είχε ταχύτητα κοντά στο μηδέν, η εικόνα ήταν καθαρή. Η περίοδος μετρήθηκε ότι ήταν 6 καρέ και 10 καρέ για τις αποστάσεις d=1,0 και 1,2 cm αντίστοιχα. H ταχύτητα καταγραφής του βίντεο ήταν 25 καρέ/sec. Για μεγαλύτερη ακρίβεια μετρήθηκαν 20 συνεχόμενες περίοδοι.

Μπορείτε να δείτε το αρχείο Tracker  εδώ:     Καταγραφή με Tracker.  

Απαιτεί το κατέβασμα του λογισμικού. Οδηγίες δίνονται εδώ.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Ένδειξη ζυγού (gr) Απόσταση,  d (cm) Περίοδος,  Τ (sec)
11,69 άπειρο
8,45 1,2 0,392
6,47 1,0 0,312
5,67 0,8  0,256

Η σχέση μεταξύ περιόδου και απόστασης είναι γραμμική.

Η μαγνητική δύναμη έλξης είναι αντίστροφα ανάλογη του τετραγώνου και απόστασης. Όμως η ακρίβεια δεν είναι ικανοποιητική, λόγω της μη ακριβούς μέτρησης της απόστασης.

 

 

 

 

Σχετικά άρθρα