UVOD

OPIS POSKUSA

REZULTATI:

Meritve pospeškov dvigala

Na hodniku

Enakomerno gibanje dvigala

Pospeševanje dvigala

Zaviranje dvigala

ANALIZA REZULTATOV

DISKUSIJA

ZAKLJUČEK

DISKUSIJA

Inercialni opazovalni sistem (hodnik), v fiziki imenujemo vsak opazovalni sistem, v katerem na opazovalca ne deluje nobena sistemska sila. Z drugimi besedami, v klasični mehaniki, so to vsi sistemi, ki se gibljejo nepospešeno. Sistem, ki se giblje enakomerno, lahko obravnavamo kot inercialnega, pod pogojem, da je njegova hitrost zanemarljiva v primerjavi s hitrostjo svetlobe. Za vse inercialne opazovalne sisteme veljajo Newtonovi zakoni gibanja. Prvi del poskusa, ki smo ga izvedli na hodniku je seveda bil izveden v inercialnem sistemu. Drugi del poskusa pa se deli še na tri dele, saj dvigalo najprej pospešuje, nato se giblje z enakomerno hitrostjo, nato pa še zavira. Del, med katerim se dvigalo enakomerno giblje je bil prav tako izveden v inercialnem sistemu, zato ker je dvigalo med enakomernim gibanjem, prav tako kot hodnik, inercialni sistem. Ko pa dvigalo pospešuje oziroma zavira, pa je to neinercialni sistem. To lahko tudi vidimo iz nekaterih posnetkov, kjer se prepozna spremembo pospeška, ki jo pov zroči sistemska sila.

Žogica v neinercialnem sistemu:

Žogica v inercialnem sistemu:

Pri podrobni analizi lahko tudi s prostim očesom zaznamo razlike. Na prvem posnetku se vidi dodaten pospešek, ki ga ustvari sistemska sila.

Že med samim izvajanjem poskusa smo izpopolnjevali poizkus, da bi dobili čim natančnjejše rezultate in jih pozneje tudi lažje analizirali. Že pred samim izvajanjem poskusa smo ugotovili, da so optična vrata premajhna in da jih je z žogico težko zadeti, če pa smo jih zadeli, se je žogica zaradi nepredvidljivega odboja zaletela v vrata na poti navzgor. Namesto optičnih vrat, smo izbrali visoko-hitrostno kamero, s katero smo lahko natančneje spremljali celotno gibanje žogice, česar z optičnimi vrati ne bi mogli.

Med analiziranjem posnetkov smo opazili, da je zelo težko določiti kdaj se začne pospeševanje oziroma zaviranje dvigala. Zato smo pri ponovitvi poskusa dodali še silomer, s katerim bi lahko določili, kdaj se začne dvigalo gibati pospešeno. Ker pa silomer ni bil dovolj občutljiv, s posnetka nismo morali razbrati, kdaj začne pospeševati oziroma zavirati. Tokrat smo težavo odpravili z uporabo prožnejše vzmeti z utežjo. Ker je bila vzmet veliko daljša je bil tudi njen raztezek zaradi delovanja sile med pospeševanjem dvigala veliko večji in smo lažje določili začetek pospešenega gibanja.

Gibanje žogice smo tako posneli s kamero in njeno pot torej analizirali s pomočjo zaporednih sličic njene lege. Pri določanju razdalje, ki jo je prepotovala žogica pa smo naleteli na težavo zaradi paralakse. Problem je namreč v tem, da objektiv sliko nekoliko ˝popači˝, kar je v našem primeru prišlo še toliko bolj do izraza, ker je bila v dvigalu razdalja kamere do eksperimenta omejena z velikostjo dvigala. Vpliv paralakse bi namreč lahko zmanjšali s povečanjem omenjene razdalje. Pojava pri obdelavi podatkov vseeno nismo upoštevali, saj bi bil popravek manjši od napake, ki jo je povzročilo premikanje celotne postavitve poskusa (stojala s katerim smo si pomagali, da smo spuščali žogico z enake višine), poleg tega pa žogica, ni vedno padala po ravni navpični liniji, kar se lepo vidi na sliki sledi poti žogice (Enakomerno gibanje dvigala navzgor: Sled gibanja).

Vseeno pa smo premislili, kako bi se problema lotili. Pomagali bi si s črticami na merilu, kajti za njih vemo, da so narisane v enakih razdaljah. Graf na katerem bi bila Y koordinata v pikslih (koordinatno izhodišče na sredini slike, saj v osi objektiva ni popravka, nato pa se vpliv paralakse povečuje s kotom definiranim z osjo objektiva in zveznico objektiva in točke na sliki) v odvisnosti od zaporedne številke črtice. Dobiti bi morali linearno odvisnost oz. če vrednostim odštejemo vrednosti prilagajoče se linearne funkcije v posameznih točkah, dobimo funkcijo, ki nam predstavlja popravek razdalje.

Kot pri vsakem poskusu, so bile tudi pri nas prisotne določene omejitve natančnosti, ki so prispevale k napaki rezultata. Delimo jih na instrumentalne in naključne.:

Instrumentalne:

Instrumentalne so tiste, ki so neodvisne od nas, ki se zgodijo zaradi instrumentov, ki jih uporabljamo. Te so:

• Kamera naredi 240 slik na sekundo, zato ne moremo trditi, da je bila točka, ki smo jo mi določili za najvišjo, tudi v resnici najvišja, saj je bila žogica morda v najvišji točki, ravno med dvema sličicama.
• Prav tako nismo upoštevali nekaj dejavnikov, ki se jih zavedamo, to sta paralaksa in zračni upor. Menimo namreč, da sta njuna prispevka k napaki zanemarljiva v primerjavi z ostalimi.
• Nenatančno označeno merilo je tudi ena od omejitev. Poleg tega je merilo dlje od kamere, kot žogica, kar bi morali upoštevati v primeru, da bi si pri določanju poti, ki jo opravi žogica pomagali z merilom.
• Izmed vseh napak pa največ k netočnem rezultatu prispeva netočno označena razdalja v Logger Pro-ju, katere natančnost ocenjujemo na 2%.

Naključne:

Naključne pa so posledice naših nenatančnosti. Te pa so:

• K napaki prispeva tudi rotacija žogice. Ta se zgodi ob spustu žogice in jo je skoraj nemogoče odpraviti. Rotacija pa povzroči, da se žogica od tal ne odbije navpično in s tem izgubi energijo, zaradi česar izgubi tudi hitrost in doseže manjšo maksimalno višino, kot bi jo sicer.

Med analiziranjem vsot energij smo opazili, da so imeli na izgubo energije največji vpliv sami odboji od podlage, ne glede na to, katera meritev je to bila. Torej pospeševanje ali zaviranje dvigala ni imelo znatnega vpliva na spremembo energije, ki jo je imela žogica.