ΦΥΣΙΚΗ Γ΄ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2η

ΜΕΛΕΤΗ ΚΙΝΗΣΕΩΝ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΧΡΟΝΟΜΕΤΡΗΤΗ

Σκοποί :
1. Επεξεργασία χαρτοταινιών διαφόρων κινήσεων με στόχο την κατανόηση
των εννοιών της κίνησης
(στιγμιαία ταχύτητα – μέση ταχύτητα – επιτάχυνση – διάστημα )
2. Χρήση των δεδομένων από τις μετρήσεις για την κατασκευή
διαγραμμάτων υ – t και s – t .
 

Οργανα – υλικά :
Ηλεκτρικός χρονομετρητής με το τροφοδοτικό του. Χαρτοταινία – σελοτέιπ.
Αμαξίδιο – Τροχαλία με σφιγκτήρα – μάζες 50 –100 – 150 gr .
Μάζα 300 gr – Αλφάδι
Βαθμολογημένος ,σε mm, κανόνας 20~30cm

Πειραματική διαδικασία:

Ο ηλεκτρικός χρονομετρητής ( ηλεκτρομαγνητικός ή με μικρό κινητήρα)
είναι συσκευή καταγραφής της θέσης ενός κινητού σε ίσα και συνεχόμενα μικρά
χρονικά διαστήματα. Η καταγραφή γίνεται με μορφή τελείας σε χαρτοταινία
που «σέρνει» το κινητό. Ο χρονομετρητής του εργαστηρίου έχει συχνότητα
50Hz, δηλαδή περίοδο Τ= 0.02s.


1.ΟΜΑΛΗ ΕΥΘΥΓΡΑΜΜΗ ΚΙΝΗΣΗ

Λόγω έλλειψης τέτοιου κινητού κινούμε τη χαρτοταινία με το χέρι μας,
όσο μπορούμε σταθερά. Τα ίχνη ισαπέχουν, άρα
υ= Δx/Δt= σταθ. = απόσταση 5 «διαστημάτων»/0,1 s = …….

2.ΟΜΑΛΑ ΕΠΙΤΑΧΥΝΟΜΕΝΗ ΚΙΝΗΣΗ – 2ος ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ



Χρησιμοποιούμε ένα αμαξίδιο επιταχυνόμενο σε οριζόντιο επίπεδο
(π.χ. θρανίο στο οποίο έχουμε ελέγξει την οριζοντιότητά του με το αλφάδι)
από βάρος μέσω τροχαλίας. Η τροχαλία σταθεροποιείται στο ένα άκρο
του τραπεζιού με ένα σφιγκτήρα και ο χρονομετρητής στο άλλο.
Στο πίσω μέρος του αμαξιδίου στερεώνουμε τη χαρτοταινία και την «περνάμε»
από τον χρονομετρητή. Κρεμάμε στο νήμα τη μάζα των 50gr , θέτουμε σε
λειτουργία τον χρονομετρητή και αφήνουμε ελεύθερο το αμαξίδιο να κινηθεί.
 Πριν χτυπήσει στην τροχαλία το συγκρατούμε με το χέρι μας.

Επεξεργασία χαρτοταινίας:
Αποσυνδέουμε την ταινία από το αμαξίδιο και τη σταθεροποιούμε στον πάγκο.

Σε δύο σημεία που απέχουν χρονικά νΤ, π.χ. 5Τ= 0.1s προσδιορίζουμε τις ταχύτητες
υ₁=Δx₁/2Τ  και υ₂=Δx₂/2Τ . Η επιτάχυνση θα βρεθεί ως α₁= Δυ/Δt= υ₂ - υ₁/5Τ
Επαναλαμβάνουμε τη μέτρηση σε άλλη περιοχή της ταινίας για να διαπιστώσουμε
 ότι α₁= σταθ.
β) Χρησιμοποιούμε διπλάσιο βάρος για την επιτάχυνση του αμαξιδίου και
επαναλαμβάνουμε τη διαδικασία για προσδιορισμό του α2.
Περιμένουμε α₂= 2α₁

γ) Χρησιμοποιούμε τριπλάσιο βάρος για προσδιορισμό του α₃, με αναμενόμενο
 αποτέλεσμα α₃=3α₁
ΕΜΜΕΣΗ ΓΡΑΦΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ

Α) Σε μια χαρτοταινία κόβουμε κομμάτια ανά 5Τ και τα τοποθετούμε το ένα δίπλα
 στο άλλο σε κοινή βάση. Ουσιαστικά κάνουμε διάγραμμα υ-t ,όπου
διαπιστώνουμε γραμμική σχέση ταχύτητας – χρόνου.

Β) Αν τοποθετήσουμε τα κομμάτια το ένα ως συνέχεια ( και δίπλα ) του άλλου,
  κάνουμε διάγραμμα s-t.

Α                             Β

3. ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΠΤΩΣΗ - Μέτρηση g

Σταθεροποιούμε το χρονομετρητή στην άκρη του πάγκου, δένουμε μια ταινία
 στο βαρίδι των 300 gr και την περνάμε από τον χρονομετρητή.
Κρατάμε το βαρίδι στο ύψος του πάγκου, θέτουμε σε λειτουργία το
χρονομετρητή και αφήνουμε το βαρίδι να πέσει στο δάπεδο.
Εχουμε φροντίσει να υπάρχει στο σημείο πτώσης ένα χαρτοκούτι με κάτι αφρώδες,
ώστε να μην προκαλέσουμε ζημιές στο δάπεδο.
Η επεξεργασία της χαρτοταινίας , για τον προσδιορισμό της επιτάχυνσης
 της βαρύτητας, γίνεται όπως περιγράφηκε παραπάνω.