POTEK DELANaša naloga je bila izmeriti koeficient povratka za gorčična semena in za krogelne tabletke, v katerih je tekočina. Ker smo vedeli, da bomo imeli opravka s spuščanjem in opazovanjem odboja tabletk in semen (v nadaljevanju "objektov"), so se nam za merjenje tega koeficienta zdele primernejše tabletke, saj so okrogle, medtem ko so gorčična semena nepravilnih oblik. Tabletke so kroglice iz organskih materialov, premera 3mm, gorčična semena pa premera od 1 do 2 mm. Naša osnovna ideja za merjenje koeficienta, kot je že navedeno v teoriji je bila meritev razlike v hitrostih pred in po trku objekta s podlago. Ta razlika predstavlja razliko kinetične energije objekta, ki se ob neprožnem trku zmanjša zaradi odboja. Pomembno je, da opravimo meritev tik pred in tik po trku, tako da lahko zanemarimo vpliv zunanjih sil na spremembo hitrosti objekta. Glede na našo osnovno idejo, smo pretehtali nekaj možnosti za poskus, sledeče pa smo zaradi takšne ali drugačne neizvedljivosti opustili:
Nato smo skupaj z asistentom zasnovali dva ločena poskusa, ki sta nas razdelila na dve skupini. Glede na to, da smo morali izmeriti hitrost objektov tik pred in tik po odboju, smo se odločili za uporabo optičnih senzorjev, s katerimi smo lahko v določeni točki nad podlago izmerili hitrost objektov. Od tukaj naprej sledi potek dela po omenjenih dveh skupinah: 1. SKUPINA Prvi poizkus Osnova za merjenje razlike hitrosti so predstavljala optična vrata, ki merijo časovni interval prehoda objekta skozi žarek, tako da preverjajo ali je žarek prekinjen ali ne. Z vnosom dolžine merjenega predmeta je računalnik samostojno izračunal hitrost objekta neposredno pred in po trku. Zapisoval je tudi čas spremembe na senzorju in izpisoval časovni interval prekinjenega žarka. Glavna slabost tega načina je bila nezanesljivost podatkov, saj je računalnik vračal že obdelane podatke in ni dopuščal možnosti preverjanja pristnosti meritve. Možen bi bil grafični izpis prekinjenosti in neprekinjenosti žarka, vendar je bil točkasti graf nečitljiv. Točke na grafu so zasedale prevelike intervale, da bi dopuščale kakršno koli analogno odčitavanje, zato smo se odločili to metodo zavreči. Drugi poizkus Nezanesljivost podatkov iz prvega poizkusa nas je vodila k odkritju drugega, precej podobnega načina. Glavna elementa sta bila laser (izvor enosmerne polarizirane svetlobe) in sonda za zaznavanje jakosti svetlobe. Bolj kot je sonda osvetljena, tem večja je na njej izmerjena napetost. Računalnik podatke o napetosti oblikuje v graf napetosti v odvisnosti od časa na zadostno majhnih intervalih, da z analognim odčitavanjem omogoča dovolj natančne meritve. Ko je kroglica preletela žarek svetlobe, se je to poznalo kot padec napetosti na grafu. Čas od začetka padanja napetosti in do zaključka naraščanja na prvotno vrednost je ravno čas, ki ga je objekt potreboval, da je preletel žarek. Iz tega smo lahko izračunali razmerje hitrosti pred in po trku, torej hitrostim pripadajoč koeficient.
Opis naprave za spuščanje kroglic Poleg načina merjenja hitrosti kroglice pred in po trku je problem predstavljal tudi način spuščanja objektov. Samo spuščanje objektov s pomočjo pincete ali lesene ščipalke je bilo neustrezno, saj je bila smer kroglice skoraj naključna in je bilo nemogoče zadeti na željeno mesto v navpični smeri. Potrebovali smo nekaj stabilnejšega. Prve ideje so vodile k uporabi slamice na stojalu, vendar je bila preširoka. To je pomenilo bolj natančno določeno smer, vendar še ne zadostno, tako da smo poizkusili zožati spodnji konec slamice. Pojavila se je nova težava. Objekti so se po poti v slamici ustavili zaradi lepljive površine lepilnega traka, ki je zoževal slamico. Nadaljne iskanje je vodilo do odkritja steklene cevke ravno pravšnje velikosti (premer 3.5 mm), tako da je objekt brez težav zdrsnil skozi proti mestu meritve. Ta metoda se je izkazala za učinkovito, saj je bilo okoli 90 odstotkov meritev uspešnih.
2. SKUPINA Asistent nam je priskrbel preprosto elektronsko vezje s fotodiodo,ki zaznava spreminjanje jakosti svetlobe. Ko smo na emitor diode priklopili osciloskop, smo na zaslonu osciloskopa lahko prebrali nihanje svetlobe v prostoru (100Hz luči) in tako preverili ustreznost te naprave za naš poskus. Nato smo v diodo usmerili rdeč laser in ga prekinjali. Ugotovili smo, da objekti, ki letijo mimo laserja, prekinejo ta laserski snop svetlobe in to prekinitev zazna osciloskop ter nam izriše časovno krivuljo jakosti svetlobe na diodi. Za naš poskus pa je pomemben ravno čas te prekinitve, ki nam poda povprečno hitrost premikanja objekta v času prekinjenosti laserja. Prav ta razlika v hitrostih pred in po trku s podlago nam da iskani koeficient povratka.
Razlika v časih prekinitve (hitrostih) je na osciloskopu vidna, kot razlika v širinah tistega dela signala, kjer se je naredlia prekinitvena krivulja. Laser in diodo smo namestili tako, da je bila premica svelobnega žarka, ki ga je prekinjal objekt, le toliko nad podlago, da je objekt, potem ko je prekinil žarek, letel le še nekaj milimetrov navzdol preden se je odbil nazaj. Torej je morala biti razdalja med spodnjim delom laserskega žarka in podlago malo večja od širine objekta (> 3mm).
Objekte smo najprej spuščali z roko ter kmalu ugotovili, da se tabletke preveč navlažijo in namastijo. Tako postanejo neuporabne za poskus, saj se jim zmanjša odbojnost. Zato smo poskusili s pincetami in na koncu naredili manjšo kovinsko pripravico - podlago z odprtino, katere premer se je s premikanjem vzvoda lahko spreminjal, tako da je odprtina zapirala ali odpirala pot objektom. Nato smo objekte spuščali s to pripravo na podlago in v enem, od približno petih poskusov se nam je objekt odbil od podlage navzgor in v celoti prekinil žarek po isti poti, po kateri je padal navzdol. Upoštevali smo samo te meritve, pravilnost odboja pa smo sklepali iz krivulje na osciloskopu. Meritve smo opravili za organske tabletke in gorčična semena, oboje pa smo spuščali samo z ene višine. Iz krivulje na osciloskopu smo nato odčitali čas prehoda objektov čez laser pred in po odboju od podlage in iz dobljenih podatkov izračunali koeficient povratka. |
