PL220911B1 - Zestaw doświadczalny do badania ruchu jednostajnie przyśpieszonego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest zestaw doświadczalny do badania ruchu jednostajnie przyśpieszonego przeznaczony, zwłaszcza do doświadczeń edukacyjnych prowadzonych dla młodzieży.

Znane i powszechnie stosowane są w doświadczeniach równie pochyłe do badania ruchu jednostajnie przyśpieszonego. Używane są one od czasów Galileusza i do dziś są standardowym elementem nauczania fizyki. Równia wykorzystywana jest w tym celu na dwa sposoby. Jeden polega na spuszczaniu po niej ruchem ślizgowym, czy tocznym, ciała na ustalonych odcinkach drogi i mierzeniu czasu, jaki zajmuje ten ruch np. przy użyciu zegara wodnego, jak miało to miejsce w eksperymencie Galileusza zrekonstruowanym przez S. Straulino z Uniwersytetu we Florencji: „Reconstruction of Galileo Galilei's experiment: the inclined plane”, Physics Education 43 (3) 316-321 (2008) IOP Publishing Ltd.).

Drugi sposób jest stosowany w doświadczeniach pokazowych, gdzie odpowiednio odmierzane odcinki drogi pokonywane są w równych odstępach, co pokazuje się używając urządzenia mierzącego czas, czy to wahadła, jak miało to miejsce w oryginalnym pokazie Galileusza, metronomu, czy zegara elektronicznego. Kopia urządzenia Galileusza znajduje się w The Istituto e Museo di Storia della Scienza we Florencji i prezentowana była na wystawie „II future di Galileo” w Padwie w roku 2009:

http://www.ilfuturodigalileo.it/.

Zestaw doświadczalny do badania ruchu jednostajnie przyśpieszonego według wynalazku zawiera równię pochyłą o nachyleniu korzystnie od 5 do 15 stopni. Równia pochyła posiada wyżłobienie dopasowane do metalowej kuli. Wzdłuż równi pochyłej rozmieszczone są czujniki zamocowane przesuwnie, przy czym pierwszy z nich jest zamocowany na początku równi pochyłej. Każdy z czujników wyposażony jest w dwa przewody zakończone metalowymi odizolowanym drucikami umiejscowionymi tak, aby tocząca się po równi metalowa kula powodowała krótkotrwałe ich zwarcie. Wszystkie czujniki połączone są dodatkowymi przewodami równolegle i dołączone są do urządzenia sygnalizującego.

Urządzenie sygnalizacyjne stanowi generator akustyczny, korzystnie dzwonek.

Równia pochyła wykonana jest korzystnie z drewna.

Zaletą zestawu jest to, że umożliwia on badanie równania ruchu jednostajnie przyspieszonego bez użycia jakiegokolwiek urządzenia mierzącego czas, czy odmierzającego równe jego odstępy.

Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zestaw w widoku perspektywicznym, a fig. 2 czujnik sygnalizujący przechodzenie kuli.

Zestaw doświadczalny do badania ruchu jednostajnie przyśpieszonego składa się z równi pochyłej 1 wykonanej z drewna z wyżłobieniem pozwalającym staczać się wzdłuż niej metalowej kuli. Kąt nachylenia równi zawarty jest w granicach od 5 do 15 stopni. W skład zestawu wchodzi pięć czujników 2 zamocowanych przesuwnie na całej długości równi pochyłej 1, przy czym pierwszy z nich ustawiony jest na samym jej początku. Czujniki wyposażone są w dwa przewody 7 zakończone metalowymi odizolowanymi drucikami 6 umiejscowionymi tak, aby tocząca się po równi metalowa kula powodowała krótkotrwałe ich zwarcie. Wszystkie czujniki połączone są dodatkowymi przewodami 4 równolegle i dołączone są do urządzenia sygnalizującego 5. Urządzenie sygnalizacyjne 5 stanowi dzwonek.

Zasada działania zestawu polega na tym, że uczniowie mają za zadanie tak porozstawiać wzdłuż równi czujniki, aby, gdy po równi stacza się kula, słyszeć sygnały z urządzenia sygnalizującego w równych odstępach czasu. Istotą doświadczenia jest to, że nie jest w jego trakcie wykorzystywany żaden przyrząd mierzący czas, a równe odstępy w czasie określane są przez uczniów metodą prób i błędów na drodze wewnętrznego poczucia rytmu i ustaleniu jednej odpowiedzi wspólnej dla wszystkich wykonującymi pomiar. Po uzyskaniu konsensusu pomiarowi podlegają położenia czujników i na podstawie tego określa się zależność przebytej drogi od czasu w ruchu jednostajnie przyspieszonym.

Claims (3)

1. Zestaw doświadczalny do badania ruchu jednostajnie przyśpieszonego zawierający równię pochyłą, znamienny tym, że równia pochyła (1) o nachyleniu korzystnie od 5 do 15 stopni posiada wyżłobienie dopasowane do metalowej kuli (3), a wzdłuż równi pochyłej (1) rozmieszczone są czujniki (2) zamocowane przesuwnie, przy czym pierwszy z nich jest zamocowany na początku równi pochyłej (1), a każdy z czujników (2) wyposażony jest w dwa przewody (7) zakończone metalowymi

PL 220 911 B1 odizolowanymi drucikami (6) umiejscowionymi tak, aby tocząca się po równi metalowa kula powodowała krótkotrwałe ich zwarcie, przy czym wszystkie czujniki połączone są dodatkowymi przewodami (4) równolegle i dołączone są do urządzenia sygnalizującego (5).

2. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie sygnalizacyjne (5) stanowi generator akustyczny, korzystnie dzwonek.

3. Zestaw według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że równia pochyła (1) wykonana jest