PRIVEZANI PAD

Hipoteza: Utež, ki je privezana na verigo, pada hitreje kot prosta utež.

Formulacija eksperimenta: Naredili smo stojalo, na katerega smo pritrdili en konec verige in hkrati spuščali obe uteži.

Napoved: Utež na verigi pade hitreje na tla.

Izvedba ekperimenta:

Stojalo izdelano na prvem srečanju.	Stojalo izdelano na drugem srečanju.

Takoj smo naleteli na težavo, kako spustiti obe uteži istočasno (vrv se je zataknila med škarje).

Rešili smo jo z ognjem (s svečko oz. vžigalnikom), kot je prikazano sliki.

Padanje uteži smo snemali s fotoaparatom z različnimi nastavitvami: 29 slik na sekundo, 120 slik na sekundo in 400 slik na sekundo.

Že pri drugem poskusu, kjer sta uteži lahki in je veriga zelo lahka, smo ugotovili, da je privezana utež prva padla na tla. Torej je bila naša napoved pravilna. Poskus si lahko pogledate na spodnjem posnetku, ki je predvajan v počasnem posnetku. Razliko med časom padanja obeh uteži smo izračunali s pomočjo izmerjenih podatkov in je enaka 0,068s. V programu LogerPro smo iz posnetka odčitali čas padanja posamezne uteži. Zraven pa smo upoštevali, da je posnetek upočasnjen, tako da smo dobljeni čas padanja množili s 0,25.

Za ta poskus je bilo razmerje med maso verige (m) in maso uteži (M) enako r=m/M=4,51. Da bi videli, kako razmerje vpliva na razliko med časom padanja obeh uteži, smo poskus ponovili še z različnima razmerjema.

Napoved: Razlika med časom padanja obeh uteži bo večja kot pri 2. poskusu.

Napoved je bila pravilna, saj je razlika med časom padanja obeh uteži pri 2. poskusu enaka 0,068 in je manjša od razlike med časom padanja pri 3. poskusu, ki je enaka 0,085.

Napoved: Privezana utež pade na tla tik pred prosto utež.

Na posnetku se razlika med časom padanja proste in privezane uteži skoraj ne opazi. Izračunali smo, da je enaka 0,033, torej je bila napoved pravilna.

Hipotezi:

1. Težišče padajočega dela sistema vedno pada s težnostnim pospeškom. Utež se pomika vedno bližje težišču, ker je padajoči del verige vedno krajši. Zato se pospešek uteži povečuje.
2. Veriga ustvari zračni tunel, ki zmanjša zračni upor na utež. Najnižji člen verige odmika zrak pred sabo, za seboj pa pušča prostor z nižjim zračnim tlakom kot v okolici. Zaradi tega imajo nadaljnji členi verige manjši zračni upor in se gibajo hitreje.

Formulacija eksperimenta: Da bi preverili zgornji hipotezi, smo istočasno spustili prosto utež in utež privezano na verigo, katere drugi konec je prosto padal na tla.

Napoved: Utež na verigi pade hitreje.

Izvedba eksperimenta:

Ugotovitev: Ker sta obe uteži istočasno padli, je bila naša napoved napačna. smo ugotovili, da sta bili naši hipotezi napačni.

Padanje uteži smo posneli s fotoaparatom z nastavitvijo 120 slikic na sekundo.

Hipoteza: Utež na verigi se giblje neenakomerno pospešeno.

Formulacija eksperimenta: Naredili smo stojalo in uteži obesili nanj po navodilih. Uteži smo istočasno spustili in opazovali, katera prva pade na tla. Poskuse smo ponavljali z različnimi kombinacijami različno težkih uteži in verig. Padanje uteži smo snemali s fotoaparatom nastavljenim na hitro snemanje. Posnetke smo naložili na računalnik in jih obdelali v programu Logger Pro tako, da smo izrisali grafe lege, hitrosti in pospeška uteži v odvisnosti od časa.

Napoved: Graf lege uteži v odvisnosti od časa izrisan s programom Logger Pro se bo dobro ujemal s polinomom stopnje vsaj 3.

Izvedba ekperimenta: Za ugotavljanje, katera od dveh trditev je prava, smo vzeli že narejene posnetke. Naložili smo jih na računalnik, jih obrnili in odrezali. Vstavili smo jih v program Logger Pro, kjer smo poklikali točke na robu privezane uteži. Že pri posnetkih z 29 slikami na sekundo smo videli obliko krivulje lege uteži v odvisnosti od časa, vendar smo za večjo natančnost uporabili posnetke s 120 slikami na sekundo. Že pri teh posnetkih nismo poklikali vseh slik, ker so bile razlike v legi uteži med sosednjimi slikami premajhne, da bi jih lahko natančno odčitali, zato posnetkov s 400 slikami na sekundo nismo analizirali.

Analizirali smo posnetek 1. poskus na drugem srečanju.

Programu smo najprej ukazali, da nam prikaže graf hitrosti. Z nadaljnjimi ukazi pa smo izračunali tudi pospešek v vsaki od teh točk. Iz slike je razvidno, da graf hitrosti v odvisnosti ni linearen, zato očitno pospešek ni konstanten. Torej se naša začetna napoved ujema z izidom poskusa: pravilna je Sabinina razlaga.

Ugotovitve:

1. Razmerje med maso uteži in maso verige vpliva na hitrost padanja uteži. Večja kot je masa verige v primerjavi z maso uteži, utež hitreje pada.
2. Posnetek s preveč slikami na sekundo otežuje odčitavanje lege uteži med padanjem, saj so premiki med sosednjima slikama neopazni, poleg tega pa je resolucija slik znatno slabša, zato je smiselno izbrati manjšo hitrost slikanja (do 120 slik na sekundo).
3. Pri hitrem snemanju je zaslonka odprta le kratek čas, zato so slike temnejše. Prostor je treba temu primerno bolj osvetliti.

Predpostavke:

1. Razdalja med vpetim koncem verige in začetno lego uteži je dovolj majhna, da lahko njen vpliv na pospešek uteži zanemarimo.
2. Vpliv paralakse nismo mogli povsem izničiti, vendar smo jo zminimizirali do te mere, da smo jo lahko zanemarili.
3. Zračni upor je zanemarljiv.
4. Gravitacijski pospešek na uteži z različnimi masami je enak.