Projekt Efektivní Učení Reformou oblastí gymnaziálního vzdělávání je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Pracovní list - Laboratorní práce č. 2 Jméno: Třída: Skupina: Spolupracovník/ci: Datum: Téma: Nakloněná rovině Úkoly: 1. Zjistěte, jak závisí rychlost v kuličky valící se po nakloněné rovině na dráze s. 2. Zjistěte, jak závisí rychlost v kuličky valící se po nakloněné rovině na úhlu, který svírá nakloněná rovina s vodorovnou podložkou. 3. Nakreslete do jednoho obrázku grafy závislosti rychlosti kuličky na dráze pro úhly 10, 20 a 30. 4. V závěru odpovězte na následující otázky: a) Jak se mění rychlost v kuličky, jestliže se dráha s zvětšuje a výška h nakloněné roviny zůstává stálá? b) Jak se mění rychlost v kuličky, je-li dráha s stejná a výška h nakloněné roviny se zmenší? c) Z grafů se snažte přečíst, jaká by byla rychlost kuličky při úhlu nakloněné roviny 10 a drahách s = 0,25 m; 0,45 m; 0,50 m. d) Z grafů se snažte přečíst, jakou dráhu musí urazit kulička na nakloněné rovině pod úhlem 10, aby získala rychlost 0,80 m.s -1. e) Vytvořte graf závislosti zrychlení kuličky na dráze a úhlu. 2 v Teorie: Pro rovnoměrně zrychlený pohyb začínající z klidu platí vztah a =, kde s je 2s dráha kuličky na nakloněné rovině, a je zrychlení a v je okamžitá rychlost. d Okamžitou rychlost lze přibližně určit ze vztahu v =, d je průměr kuličky a t je t změna času. Pomůcky: nakloněná rovina; ocelová kulička; počítač; ISES; modul - optická závora; pravítko; úhloměr; posuvné měřidlo I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í
Postup: 1. Změřte posuvným měřítkem průměr ocelové kuličky a hodnotu zapište. 2. Nakloněnou rovinu nastavte na úhel 10. 3. Na začátek nakloněné roviny upevněte optickou závoru. 4. Nastavte program ISES (viz. Nastavení) 5. Na nakloněné rovině si označte od optické závory vzdálenosti 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40cm a 50cm. 6. Kuličku nejprve pusťte ze vzdálenosti 10 cm. 7. Čas zatmění t odečtěte z monitoru - ISES. Odečet proveďte v polovině hloubky impulzu. 8. Naměřené hodnoty zapisujte do tabulky. 9. Vypočítejte rychlost kuličky na nakloněné rovině. Měření opakujte pro vzdálenosti 20 cm, 30 cm, 40 cm a 50 cm. 10. Nastavte nakloněnou rovinu na úhel 20, potom 30 a měření od bodu 6 opakujte. 11. Vypočítejte zrychlení kuličky pro jednotlivé úhly. Nastavení ISES: doba měření: 0,1 s; vzorkování: 1000 Hz; start: trigger na sestupnou hranu kanál A; hladina: 0,5; pretrigger: 5% Vypracování: Průměr kuličky d = m Tab. č. 1: Nakloněná rovina pod úhlem α = 10. [ t] = s α =10 [v] = m.s -1 [a] = m.s -2 Tab. č. 2: Nakloněná rovina pod úhlem α = 20. [ t] = s α =20 [v] = m.s -1 [a] = m.s -2 Kulička na nakloněné rovině Stránka 2
Tab. č. 3: Nakloněná rovina pod úhlem α = 30. [ t] = s α =30 [v] = m.s -1 [a] = m.s -2 Graf: Graf č. 1: Graf závislosti rychlosti kuličky na dráze pro úhly 10, 20 a 30. Závěr: Kulička na nakloněné rovině Stránka 3
Metodický list - Laboratorní práce č. 2 Jméno: Třída: Skupina: Spolupracovník/ci: Datum: Téma: Nakloněná rovina Úkoly: 1. Zjistěte, jak závisí rychlost v kuličky valící se po nakloněné rovině na dráze s. 2. Zjistěte, jak závisí rychlost v kuličky valící se po nakloněné rovině na úhlu, který svírá nakloněná rovina s vodorovnou podložkou. 3. Nakreslete do jednoho obrázku grafy závislosti rychlosti na dráze pro úhly 10, 20 a 30. 4. V závěru odpovězte na následující otázky: a) Jak se mění rychlost v kuličky, jestliže se dráha s zvětšuje a výška h nakloněné roviny zůstává stálá? b) Jak se mění rychlost v kuličky, je-li dráha s stejná a výška h nakloněné roviny se zmenší? c) Z grafů se snažte přečíst, jaká by byla rychlost kuličky při úhlu nakloněné roviny 10 a drahách s = 0,25 m; 0,45 m; 0,50 m. d) Z grafů se snažte přečíst, jakou dráhu musí urazit kulička na nakloněné rovině pod úhlem 10, aby získala rychlost 0,80 m.s -1. e) Vytvořte graf závislosti zrychlení kuličky na dráze a úhlu. 2 v Teorie: Pro rovnoměrně zrychlený pohyb začínající z klidu platí vztah a =, kde s je 2s dráha kuličky na nakloněné rovině, a je zrychlení a v je okamžitá rychlost. d Okamžitou rychlost lze přibližně určit ze vztahu v =, d je průměr kuličky a t je t změna času. Vstupní test: moodle Pomůcky: nakloněná rovina; ocelová kulička; počítač; ISES; modul - optická závora; pravítko; úhloměr; posuvné měřidlo Postup: 1. Změřte posuvným měřítkem průměr ocelové kuličky a hodnotu zapište. 2. Nakloněnou rovinu nastavte na úhel 10. 3. Na začátek nakloněné roviny upevněte optickou závoru. 4. Nastavte program ISES (viz. Nastavení) 5. Na nakloněné rovině si označte od optické závory vzdálenosti 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm a 50 cm. 6. Kuličku nejprve pusťte ze vzdálenosti 10 cm. Kulička na nakloněné rovině Stránka 4
7. Čas zatmění t odečtěte z monitoru - ISES. Odečet proveďte v polovině hloubky impulzu. 8. Naměřené hodnoty zapisujte do tabulky. 9. Vypočítejte rychlost kuličky na nakloněné rovině. Měření opakujte pro vzdálenosti 20 cm, 30 cm, 40 cm a 50 cm. 10. Nastavte nakloněnou rovinu na úhel 20, potom 30 a měření od bodu 6 opakujte. 11. Vypočítejte zrychlení kuličky pro jednotlivé úhly. Nastavení ISES: doba měření: 0,1 s; vzorkování: 1000 Hz; start: trigger na sestupnou hranu kanál A; hladina: 0,5; pretrigger: 5% Vypracování: Průměr kuličky d = 0,0245 m. Tab. č. 1: Nakloněná rovina pod úhlem α = 10. [ t] = s 0,062 0,044 0,036 0,032 0,029 α =10 [v] = m.s -1 0,395 0,557 0,681 0,766 0,845 [a] = m.s -2 0,800 0,800 0,800 0,700 0,700 Tab. č. 2: Nakloněná rovina pod úhlem α = 20. [ t] = s 0,040 0,028 0,023 0,020 0,019 α =20 [v] = m.s -1 0,613 0,875 1,065 1,225 1,289 [a] = m.s -2 1,900 1,900 1,900 1,900 1,700 Kulička na nakloněné rovině Stránka 5
Kulička na nakloněné rovině Stránka 6
Graf č. 2: Graf závislosti zrychlení kuličky na dráze pro úhly 10, 20 a 30. Kulička na nakloněné rovině Stránka 7