Fyzikální korespondenční škola 2. dopis: experimentální úloha

Transkript

1 Fyzikální korespondenční škola 2. dopis: experimentální úloha Uzávěrka druhého kola FKŠ je Kde udělal Aristotelés chybu? Aristotelés, jeden z největších učenců starověku, z jehož knih vycházela podstatná část středověké nauky, docházel i k chybným závěrům. Vyvrátit je později nebylo snadné. Bránila tomu příliš velká váha jeho osobnosti. A tak dlouhou dobu panovalo tvrzení, že Země zaujímá střed vesmíru a je nehybná (geocentrický systém), že vakuum v přírodě neexistuje a že rychlost tělesa při pádu v daném prostředí je závislá na hmotnosti (Nepadá snad jablko ze stromu rychleji než list?). Existence vakua byla potvrzena až Torricelliho pokusem v roce Geocentrický systém popírali učenci jako Mikuláš Koperník, Johannes Kepler či Galileo Galilei. I přesto byla myšlenka rotující Země okolo Slunce přijímána v novověku velmi pomalu. Poslední z jmenovaných učenců, Galileo Galilei, se také zabýval volným pádem. Popřel, že rychlost volně padajících těles závisí na jejich hmotnostií. Podle legendy pouštěl z vrcholu šikmé věže v Pise různě těžké kovové koule. Dnes se v učebnicích můžeme setkat s touto definicí volného pádu: Volný pád je pohyb, který koná puštěné těleso z výšky h v blízkosti povrchu Země. Zanedbáme-li odpor vzduchu, jde o rovnoměrně zrychlený pohyb s nulovou počáteční rychlostí. Závislost rychlosti na čase můžeme vyjádřit grafem:

2 Úkol: Zjisti závislost dráhy s, kterou urazí těleso při volném pádu, na čase t. Pomůcky: Stopky (na mobilu apod.), míček od stolního fotbálku, delší lišta nebo delší vodorovná deska (alespoň 2 metry) Postup: Ke zjištění závislosti dráhy padajícího těleso na čase použij metodu, kterou vymyslel Galileo Galilei. Sledoval pohyb koule na nakloněné rovině Logicky pak usoudil, že stejnou závislost dráhy na čase u nakloněné roviny lze očekávat i při volném pádu, protože volný pád můžeme brát jako pohyb po nakloněné rovině s úhlem sklonu 90º. Připrav si lištu nebo delší desku a na jednom místě ji podlož, tak aby s vodorovnou rovinou svírala co nejmenší úhel, při kterém se míček po umístění na desku (do lišty) začne pohybovat. Vodorovnou desku musíš vypodložit tak, aby se kulička pohybovala rovnoběžně s nejdelší hranou. V liště se pokus provádí jednodušeji.

3 Připrav si stopky a umísti míček na začátek desky (lišty). Současně pusť stopky a míček. Míček pouze pusť, nikterak ho nepostrkuj. Po uplynutí jedné sekundy udělej rychle na místě, kde se nalézá míček fixem tečku. Stejně tak označ fixem místa, kde se míček nalézá ve 2, 3 a 4 sekundách. Měření je náročné, neboť musí proběhnout rychle. Proto je vhodná pomoc druhé osoby. Jedna fixem označuje místa, druhá říká čas. Poté změř s přesností na půl centimetru vzdálenost mezi počáteční polohou míčku a polohou míčku v jedné,ve dvou, třech a čtyřech sekundách. Celé měření opakuj pětkrát.

4 Výsledky zpracuj do tabulky, kterou si připravíš v programu Microsoft Excel dle vzoru (stačí zkopírovat :) Číslo měření Průměr Vzdálenost mezi počáteční polohou míčku a polohou míčku v jedné sekundě ve dvou sekundách ve třech sekundách ve čtyřech sekundách s 1 (m) s 2 (m) s 3 (m) s 4 (m) Průměry jednotlivých vzdáleností a jim příslušné časy přepiš do nové tabulky: t (s) s (m)

5 Pomocí programu Microsoft Excel vytvoř graf závislosti dráhy na čase. V dokumentu, v kterém máš tabulku s výsledky měření, vyber v horní nabídce Vložit, klikni na Graf. Ze standardních typů vyber XY bodový a klikni na Další. V nabídce Řada klikni na Přidat. Objeví se podnabídka. Do Názvu napiš pojmenování grafu. Za Hodnoty X, kliknutím na tlačítko a následným výběrem dob měření v tabulce, dej doby měření. Za Hodnoty Y stejným způsobem dej dráhy. Pokračuj kliknutím na Další.

6

7 Vyplň zbývající části Průvodce grafem. A klikni na Dokončit. Vloží se graf. Pravým tlačítkem na myši klikni na bod v grafu a v zobrazené nabídce vyber Přidat spojnici trendu.

8 V nabízených Typech vyber Mocninný a v Možnostech zaškrtni Zobrazit rovnici regrese. Program zobrazí graf závislost dráhy na čase a zároveň napíše vztah mezi dráhou a časem. Ve vztahu je místo dráhy s napsaná veličina y a místo času t veličina x. Vypracuj laboratorní list, do kterého vlož výsledný graf a vztah. Co můžeš z tohoto grafu vyčíst? Narůstá dráha s časem přímo úměrně jako rychlost?

9