Projekt naslovljen Hitreje od prostega pada je opazovalni tip naloge. Potrebno je bilo zgraditi strukturo, prikazano na priloženi skici, ki jo sestavljajo, z vrvico povezane lesene klade. Dimenzije klad in tip vrvice niso bil strogo določen parameteri. Podobno je od bralca pričakovano, da parametre eksperimenta spreminja in opazuje posledice teh sprememb. Število lesenih klad, njihov medsebojni razmik in kot so vse spremenjivi parametri.Kot dodatek je treba razložiti tudi umestitev prototipa v prostoru. Na skici ni razvidno kako visoko nad tlemi naj objekt miruje pred spustom, vendar se izkaže, da to ni ključnega pomena.
Po premisleku o navodilu naloge sva se odločila, da se preučevanja problema raje lotiva ekperimentalno, kot pa s teoričnim premislekom, saj je bila predpostavka, da telo pada hitreje od pospeška g, zanimiva in ne intuitivna.
Prvi protopit je bil izdelan iz sorazmeroma tankih lepjenih lesenih plošč. Material sva izbrala zaradi lahke odbelave in ker ga je bilo dovolj za izdelavo večjega števila klad. Klada sva izžagala iz izbranih materialov, nato pa z vrtalnikom v vsako naredila dve luknji.
Na izbiro materiala sta vplivala še dva dejavnika, in sicer: izbira tipa vrvice in mehanizem za pričvrstitev klad na vrvici. Na izbiro sva imela dva podobna klobčiča lahkih vrvic. Skoraj vse poskuse sva opravila z lahko rdečo bombažno vrvico. Koeficienta razteka vrvice sicer nisva
merila, a je bil dovolj majhen, tako da ni povzročal nevšečnosti (morebiten večji raztezek na dnu kot drugje).
Klade sva na vrvici namestila s tanko plastjo plastelina, tako na zgornjem zgornjem prehodu vrvice skozi klado, kot na izhodu vrvice iz klade.Plast plastelina je morala biti tanka, ker bi drugače vplivala lastnosti vrvice in dimenzije klad. Vrvica postane zaradi plastelina, ki se na njej suši (še posebej zaradi vpliva reflektorja pri snemanju), toga,
to pa vpliva na prenašanje sile po vrvici. Problematično postane tudi nalaganje klad, ker toga vrvica povzroča zaviralni učinek na naslednjo klado.
Število klad, ki sva jih izbrala na začetku(tj. 9) je bilo pogojeno samo z enim dejavnikom, in sicer z izbiro kota. Izbrala sva dokaj velik kot 35°,
posledično tudi klade niso smele biti predolge, saj bi prototip v vertikalni razsežnosti narasel hitro in bi bilo izvanaje poskusa težja. Težave se namreč pojavijo pri umrijanju. Veliko nihanje pred spustom povzroči
slabo ločljivosti na posnetkih.
| Tip | Masa | Dimenzijske lastnosti |
|---|---|---|
| Kovinske Letvice | 32g | a=13,7cm;b=1,7cm;c=1,5mm |
| Kratke lesene klade (z cinkovo žičko) | 72g | a=20cm;b=3,1cm;c=3,0cm |
| Dolge lesene klade | 115g | a=50cm;b=2,5cm;c=1,9cm |
| Ozke lesene klade | 23g | a=15,5;b=2,2cm;c=0,9cm |
Da bi bili počasni posnetki čim boljši in tem lažji za analizo sva naredila nekaj prilagoditev. Lesene klade sva prebarvala na belo, da bi dobila čim boljši kontrast med ozadjem in kladami. Barve se na les zaradi zaščitnega premaza sprva ni dobro prijemala, kar je povzročilo lise.
Za ozadje sva uporabila podlago iz enakomerno debelih črno in belih prog, kar nama je pri analizi omogočalo definirati merilo. Kasneje sva povečala dimenzije klad in sva kot dodatno ozadje uporabljala črno platno. Na ozadju je bilo tudi merilo, ki je sližilo bolj kot koordinatna os z(normala na podlago).
Prvi video posnetki so bili sicer dobri, a so bili nadaljnji boljši, ker sva dodala še dodaten vir osvetlitve (reflektor).
Poskuse sva opravlajala tako, da sem(Tomaž Šimnovec) hkrati spustil eno kontrolno klado in prototip iz enake višine, tako da sta bila oba v kadru. Padanje je posnel Matic Orehar s kamero nastavljeno na zajemanje veliko sličic na sekundo.
Ker sva naredila mnogo različnih prototipov (vse skupaj 5, s tem da enega na koncu nisva uporabila, temveč je služil le kot premislek za nadaljne eksperimentiranje), se je izvedba poskusov od ekperimenta do eksperimenta razlikovala le v podrobnostih.
Omembe vredne so tudi komplikacije pri eksperimentalnemu delu:
1.Umirjanje protopipa: V najinem drugem srečanju se je pojavil utemljen sum, da bo povečanje števila klad pomenilo težje umirjanje protopipa. Povečanje števila kladic je pomenilo, povečanje z-dimenzije oz. višine prototipa. Umirjanje več kot 1m dolge priprave se je izkazalo za naporno. Ravno tako je pomembno omeniti, da najin mehanizem
za spust ni bil prilagojen povečanju višine.
2.Mehanizem: za nastavitev 35° kota je bil skoraj v vseh primerih plastelin. Prednost plastilina je to, da ne vpliva na lastnosti vrvice, poleg tega je sorazmeroma
lahek. Slabosti uporabe plastelina so to, da je bilo kote na kladah po vsakem spustu potrebno ponovno nastaviti, kar je zelo zamudno delo.
Ker se plastelin pri ponovni nastavitvi kota pregnete, ni več tako "močan", kot je bil prej, ko je že bil malo zasušen.
3.Barva: Letvice sva pobarvala na belo, in tako dobila večji kontrast na posnetkih. Večji kontrast pripomore pri video analizi, saj se klade tako težje zlijejo v "eno samo kontinuirano klado". Pri barvanju sva uporabljala barvni sprej, kar pomeni, da je nehote nekaj barve zašlo tudi na obe niti, ki držita kladi.
Ko se je barva strdila na obeh nitih, so se pojavili problemi, saj so imeli pobarvani deli niti drugačne lastnosti kot nepobarvani. Na prvi pogled to ni bil velik problem, a je že prvi počasni posnetek razkril, da ta sprememba vpliva na izid eksperimenta.
Niti sva zamenjala, poleg tega sva se odločila en ekperiment opraviti tudi s tanko cinkovo žičko, kot nadomestek za nitki.
Med poskusi, ki sva jih oopravljala izstopata dva posebna in en neopravljen poizkus:
Cinkasta nitka namesto lesenih klad: Cinkasta nitka je bila uporabljena v dveh eksperimentih z lesenimi kladami. Kot spremembo parametra sva razmišljala tudi o zamenjavi vrvice in sva se odločila za cinkasto nitko. Vemo da je sila v vrvici enaka nič, ko vrvico spustimo in klade padajo. Sila se v vrvici pojavi, ko prva (klada v najnižji legi) pade na tla. Cinkasta vrvica je bila praktična zamenjava nitke, saj je debelina podobna in so bile izvrtane lunkje ravno prav velike. Podobnost cinkaste nitke in vrvice je tudi to, da sta obe lahki in lahko njuno maso zanemarimo v primerjavi z maso klad. Nitka, ki sva jo uporabljala pri prejšnih poskusih je imela to pomanjkljivost, da je na počasnih posnetkih izgledalo, kot da se napetost ne ohranja dobro. Že po prvem poskusu se je izkazalo, da je problem cinkaste nitke njena krhkost. Omenim še, da sva namesto plastelina uporabila drugačen način pritrditve klad. Klade sva pritrdila z "vozlički na spodnji strani vsake klade". Sistem vozličkov se ne obnese dobro, saj povzroča dodatne stresne točke na katerih se cinkaste nitke potem prelomijo.
Lesene klade velike debeline v prmerjavo z dolžino in višino:En prototip, ki sva ga izdelala, je narejen iz debelega malo bolj masivnga lesa. Prototip je bil izdelan, a nikoli testiran. Problemi so bili očitni. Manjša dolžina kvečjemu zmanjša željen učinek, ki sva ga hotela doseč, torej navor. Navor je po definicji dolžina ročice pomnožena z silo. Krajše debele klade imajo majhno ročico, kar zmanjša tudi navor.
Nekaj kar nisva spreminjala je kot klad glede na podlago. Pri vseh eksperimentih sva se držala enakega kota (35°). Razlaga je preprosta. Za nastavitev kota sva uporabljala šablono.
Šablona je bila zarisana za kot 35° in je omogočala hitro ponastavitev kotov po vsakem opravljenem poizkusu. Izdelava šablone je lahko zamudno delo, zato je bila ena šablona dovolj. Drug in mogoče bolj pomemben razlog za ohranitev kota pa je to,
da je bil v nekem razumnem območju (30°<φ<45°), kjer sva pričakovala najboljše razultate.
Zdelo bi se smiselno testrirati še dva parametra: povečanje števila lesenih klad, ki naj bodo čim daljše in še malo zvečati kot.
