5.7. Nehézségi gyorsulás mérése fénykapuval
A kísérlet célja 
A fénykapus mérés elvének megismerése. A nehézségi gyorsulás meghatározása számítógépes méréssel.
Szükséges anyagok, eszközök
- Ejtőléc (30 cm hosszú, 1 cm-es beosztással)
- Számítógép (fénykaput vezérlő szoftverrel)
- Fénykapu és interface (adatgyűjtő)
Leírás
A fénykaput a könnyebb felhasználás érdekében érdemes az asztalhoz rögzíteni. A fénykapu az interface-hez (vagy adatgyűjtőhöz) csatlakozik, majd a számítógéphez. A jobb oldali kép mutatja az összeállítást. Az eszköz akkor működik megfelelően, ha a fénykapu két pofája közé téve a kezünket az interface-en található LED elalszik. A számítógépen indítsuk el a programot, mely a fénykapu jeleit feldolgozza.
Feladatok
- Az ejtőlécet lógassuk be a fénykapu érzékelői közé addig, míg a LED pont nem alszik ki. Indítsuk el a mérést, majd igyekezünk kezdősebesség nélkül elejteni a lécet. Akkor ejtettük le jól, ha a pontok egy nulla meredekséggel induló parabolát rajzolnak ki. Illesszük \(y = ax^2\) , \(y = ax^n\) és \(y = ax^2 + bx +c\) függvényeket a pontokra! Jegyezzük fel az illesztett görbék egyenletét és azok alapján értékeljük ki milyen mozgást végzett a test, valamint határozzuk meg a nehézségi gyorsulást!
- Próbáljuk meg a lécet 5 cm-rel az érzékelő fölül leejteni, hogy kezdősebességgel érjen a pofák közé. Írjuk le, hogyan módosultak az egyenletek! Mi történik, ha még magasabbról ejtjük a lécet?
Kísérlethez kapcsolódó kérdések
- Nézzünk utána a fénykapus mérés alapelvének (azaz hogyan működik a fénykapu)! Mi az előnye és a hátránya a videóelemzés módszerével összehasonlítva?
Módszertani kiegészítések
- A videokamerák elterjedése és az ingyenesen is elérhető fejlett videoelemző programok miatt a fénykapus mérések már elavultnak számítanak a fizika demonstrációk világában. Természetesen méréstechnikailag fontos, hiszen ha csak a hely-idő adatok érdekelnek minket, akkor nem szeretnénk a videó által hordozott plusz információkat tárolni, de az oktatási folyamatban ilyen problémát nem kell kezelni, sőt a mozgás és az azt jellemző grafikon együttes megjelenése segíti a fogalmak elmélyülését.
5.7. Nehézségi gyorsulás mérése fénykapuval
A kísérlet célja
A fénykapus mérés elvének megismerése. A nehézségi gyorsulás meghatározása számítógépes méréssel.
Szükséges anyagok, eszközök
- Ejtőléc (30 cm hosszú, 1 cm-es beosztással)
- Számítógép (fénykaput vezérlő szoftverrel)
- Fénykapu és interface (adatgyűjtő)
Leírás
A fénykaput a könnyebb felhasználás érdekében érdemes az asztalhoz rögzíteni. A fénykapu az interface-hez (vagy adatgyűjtőhöz) csatlakozik, majd a számítógéphez. A jobb oldali kép mutatja az összeállítást. Az eszköz akkor működik megfelelően, ha a fénykapu két pofája közé téve a kezünket az interface-en található LED elalszik. A számítógépen indítsuk el a programot, mely a fénykapu jeleit feldolgozza.
Feladatok
- Az ejtőlécet lógassuk be a fénykapu érzékelői közé addig, míg a LED pont nem alszik ki. Indítsuk el a mérést, majd igyekezünk kezdősebesség nélkül elejteni a lécet. Akkor ejtettük le jól, ha a pontok egy nulla meredekséggel induló parabolát rajzolnak ki. Illesszük \(y = ax^2\) , \(y = ax^n\) és \(y = ax^2 + bx +c\) függvényeket a pontokra! Jegyezzük fel az illesztett görbék egyenletét és azok alapján értékeljük ki milyen mozgást végzett a test, valamint határozzuk meg a nehézségi gyorsulást!
- Próbáljuk meg a lécet 5 cm-rel az érzékelő fölül leejteni, hogy kezdősebességgel érjen a pofák közé. Írjuk le, hogyan módosultak az egyenletek! Mi történik, ha még magasabbról ejtjük a lécet?
Kísérlethez kapcsolódó kérdések
- Nézzünk utána a fénykapus mérés alapelvének (azaz hogyan működik a fénykapu)! Mi az előnye és a hátránya a videóelemzés módszerével összehasonlítva?
Módszertani kiegészítések
- A videokamerák elterjedése és az ingyenesen is elérhető fejlett videoelemző programok miatt a fénykapus mérések már elavultnak számítanak a fizika demonstrációk világában. Természetesen méréstechnikailag fontos, hiszen ha csak a hely-idő adatok érdekelnek minket, akkor nem szeretnénk a videó által hordozott plusz információkat tárolni, de az oktatási folyamatban ilyen problémát nem kell kezelni, sőt a mozgás és az azt jellemző grafikon együttes megjelenése segíti a fogalmak elmélyülését.
