КҮН ТОЛКОСУ КӨЛӨК ТРЕККОРУЧУ: 7 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:38

Физикада жана башка илимдерде механикалык кыймылды сүрөттөө үчүн колдонулган негизги чоңдук - ылдамдык. Аны өлчөө эксперименталдык класстарда кайталануучу иш болуп калды. Мен, адатта, видеокамераны жана TRACKER программасын колдонуп, окуучуларым менен кээ бир объекттердин кыймылын изилдейм. Биз башыбыздан өткөргөн бир кыйынчылык: салыштырмалуу жогорку ылдамдыкта кыймылдаган объектилер видео кадрларда бүдөмүк көрүнөт, бул программалык камсыздоо менен жасалган өлчөөлөрдө белгисиздиктерди пайда кылат. Салыштырмалуу жогорку ылдамдыкта объекттерди изилдөө үчүн эң кеңири таралган ыкмалар жана аспаптар хронограф менен коштолгон DOPPLER эффектине жана оптикалык сенсорлорго негизделген.

Учурдагы КӨРСӨТМӨДӨ мен күн панели менен осциллографтын жардамы менен объекттин орточо ылдамдыгын өлчөө үчүн альтернативдүү эксперименталдык ыкмага кайрылам. Бул физика (классикалык механика) предметинин лабораториялык сабактарында, атап айтканда темада: Котормонун механикалык кыймылынын кинематикасы үчүн колдонулат. Сунушталган метод жана анын эксперименталдык колдонулушу бүтүрүүчүлөр жана бүтүрүүчүлөр үчүн Физика дисциплинасынын ичиндеги башка эксперименталдык тапшырмаларга күчтүү колдонулат. Балким, бул мазмун изилденген башка илимий курстарда да колдонулушу мүмкүн.

Эгерде сиз теориялык негиздерди кыскартып, түздөн -түз эксперименталдык аппараттын конструкциясына өтүүнү кааласаңыз, өлчөөлөрдү кантип жасоо керектигин, керектүү материалдарды жана менин дизайнымдын сүрөттөрүн, түз эле 6 -кадамга өтүңүз.

1 -кадам: Кээ бир теория:

"Ылдамдык" белгилүү бир убакыт аралыгында объект басып өткөн аралык катары белгилүү. Ылдамдык - бул скалярдык чоңдук, башкача айтканда, ылдамдык векторунун чоңдугу, ал ошондой эле позициянын өзгөрүүсүнүн багытын талап кылат. Биз ылдамдыкты өлчөө үчүн бул НАСЫЯКАТТА сүйлөшөбүз, бирок биз чындыгында орточо ылдамдыкты өлчөйбүз.

2 -кадам: Күн панели менен ылдамдыкты өлчөө?

Күн панелдери - фотоэффект принциби боюнча иштеген жана негизги функциясы электр тогун колдонуу схемаларында айлантуу. Мисалы, күн батареялары сааттын айрым түрлөрүн иштетүү үчүн колдонулат, ар кандай батарейкаларды заряддоодо, ошондой эле коомдук тармак үчүн AC генерация системаларында жана үйлөрдө колдонулат. Колдонмолор көп, анын рыноктогу баасы барган сайын жагымдуу жана туруктуу өнүгүүгө өбөлгө түзөт.

Бул технологиянын өнүгүшүнө байланыштуу биз аны көптөгөн түзмөктөрдө таба алабыз, мисалы, мен көрсөткөн нерсе, мен сактап койгон арзан фонариктен алынган жана азыр жаңы колдонууга ээ.

Принцип негизги. Панелдин үстүнө жарык чыгарылганда, анын терминалдарында электр потенциалынын (чыңалуусунун) айырмасын пайда кылат. Вольтметр туташканда, бул оңой текшерилет. Потенциалдын бул айырмасы керектөөчү түзүлүш туташканда, мисалы, электр каршылыгында, электр тогунун айлануусуна жооп берет. Тизменин "импедансына" жана панелдин мүнөздөмөлөрүнө жараша ал аздыр -көптүр токту айлантат. Бул токко байланыштуу, керектөөчү туташкандан кийин, күн панелинин терминалдарында чыңалуу төмөндөйт, бирок эгерде импеданс туруктуу бойдон калса, жарыктын мүнөздөмөсү болгонго чейин чыңалуу да туруктуу бойдон калат. Вольтметрлер жалпысынан жогорку импеданска ээ, ошондуктан алар менен өлчөнүүчү чыңалууга өтө аз таасир этет. Бирок жарык өзгөрсө эмне болот ?, ошондо чыңалуу өзгөрөт жана бул биз колдоно турган өзгөрмө.

Жыйынтыктоо:

• Күн панели жарык болгондо анын терминалдарында вольтметр менен өлчөнүүчү чыңалууну көрсөтөт.

• Эгерде чынжырдын импедансы жана жарыктандыруунун мүнөздөмөлөрү туруктуу сакталып турса, чыңалуу өзгөрбөйт (фотоэффект пайда болушу үчүн панелдин сезгич спектринде болушу керек).

• Жарыктын ар кандай өзгөрүүсү чыңалуунун өзгөрүшүнө алып келет, кийинчерээк эксперименттердеги объекттердин ылдамдыгын алуу үчүн колдонулат.

Мурунку көрсөтмөлөрдүн негизинде төмөнкү идеяны түзүүгө болот:

Күн панелинде кыймылдаган нерсенин болжолдонгон көлөкөсү анын чыңалуусунун төмөндөшүнө алып келет. Кыскартуу үчүн керектүү убакыт ошол объекттин орточо ылдамдыгын эсептөө үчүн колдонулушу мүмкүн.

3 -кадам: алгачкы эксперимент

Мурунку видеодо мурунку идея негизделген принциптер эксперименталдык түрдө көрсөтүлгөн.

Сүрөт осциллограф менен чыңалуу өзгөрүүсүнүн созулган убактысын көрсөтөт. Триггер функциясын туура конфигурациялоо менен сиз вариация учурунда өткөн убакытты өлчөй турган графикти ала аласыз. Демонстрацияда вариация болжол менен 29.60ms болгон.

Чынында, эксперименттеги досканын долбоору чекит эмес, анын өлчөмдөрү бар. Өчүргүчтүн сол учу өзүнүн көлөкөсүн күн панелине чыгара баштайт жана натыйжада чыңалууну минималдуу мааниге түшүрө баштайт. Өчүргүч алыстап, панель кайрадан ачыла баштаганда, чыңалуунун жогорулашы байкалат. Жалпы өлчөнгөн убакыт көлөкөнүн проекциясы бүт панелди кыдырган убакытка туура келет. Эгерде биз объекттин узундугун өлчөсөк (эгерде биз кам көрсөк, анын көлөкөсүнүн проекциясына барабар), аны панелдин активдүү зонасынын узундугу менен кошобуз жана аны чыңалуу өзгөрүүсү созулган убакытка бөлөбүз, анда биз ошол объекттин орточо ылдамдыгын алабыз. Анын ылдамдыгын өлчөө үчүн объекттин узундугу панелдин активдүү зонасынан сандык жактан жогору болгондо, панель өлчөөлөрдө көрүнүктүү ката кетирбестен чекит объектиси катары каралышы мүмкүн (бул анын узундугун объектинин узундугуна кошпоо дегенди билдирет).

Келгиле, кээ бир эсептөөлөрдү кылалы (сүрөттү караңыз)

4 -кадам: Бул ыкманы колдонуу үчүн кээ бир сактык чаралары эсепке алынышы керек

• Күн панели эксперименталдык долбоордо каралган жарык булагы менен жарыктандырылышы керек, мүмкүн болушунча ага таасир эткен башка жарык булактарынан алыс болуш керек.

• Жарык нурлары күн панелинин бетине перпендикуляр тийиши керек.

• Объект жакшы аныкталган көлөкөнү долбоорлошу керек.

• Панелдин бети менен кыймылдын багытын камтыган тегиздик параллелдүү болушу керек.

5 -кадам: Типтүү көнүгүү

1 м бийиктиктен түшкөн топтун ылдамдыгын аныктаңыз, инериялык ылдамдыкты карап көрүңүз.

Эгерде топ эркин кулап түшсө, бул абдан жөнөкөй: сүрөттү караңыз

Реалдуу шарттарда аба менен сүрүлүүнүн аракетинен улам мурунку мааниси төмөн болушу мүмкүн. Кел, аны эксперименталдык жол менен аныктайлы.

6 -кадам: Дизайн, курулуш жана эксперименттин аткарылышы:

• Күн панелинин активдүү аймагына пластикалык түтүктү жабыштырыңыз. • Жаңы панелдер күн панелинин терминалдарына алып барат, андыктан жалган байланыштардан алыс болобуз.

• Күн панелинин түтүкчөлөрүн тууралоо үчүн тирөөчтү түзүңүз, ал горизонталдуу өткөрүлүшү мүмкүн.

• Чыракты же башка жарык булагын башка таянычка коюңуз, ошондо жарыктын проекциясы күн панелине перпендикуляр түшөт.

• Мультиметр менен текшерип көрүңүз, күн панелине жарык тийгенде нөлдөн чоң туруктуу чыңалуу мааниси жазылат.

• Күн панелинин түтүкчөлөрүн фонарьдын маңдайына коюп, ылдамдыгын өлчөгүңүз келген нерсеге караганда көбүрөөк боштук калтырыңыз. Күн панелинен жарык булагын (фонарь) мүмкүн болушунча алысыраак сактоого аракет кылыңыз. Эгерде фонарьдын жарыгы бир лед аркылуу түзүлсө, ошончолук жакшы болот.

• Күн панелинин ортосунан жана бир метрге чейинки аралыкты ченеп, таякчага, дубалга же ушул сыяктуу нерсеге белгилеңиз.

• Осциллографтын зондун полярдыкты сактоо менен күн панелинин терминалдарына туташтырыңыз.

• TRIGGER параметрин осциллографта туура орнотуңуз, панелдеги көлөкө өткөндө бардык чыңалуу өзгөрүүлөрү жазылышы мүмкүн. Менин учурда, убакыттын бөлүнүшү 5 мс жана масштабдагы чыңалуу бөлүмдөрү 500 мв болчу. Нөлдүк чыңалуу линиясын ылдый карай тууралаш керек болчу, ошондо бардык вариация туура келет. Триггердин босогосу баштапкы туруктуу чыңалуудан бир аз төмөн жайгаштырылган.

• Объектинин жана панелдин активдүү зонасынын узундугун ченеп, аларды кошуп, ылдамдыкты эсептөө үчүн жазыңыз.

• Денени 1 м бийиктиктен түшүргүлө, анын көлөкөсү фонарь тарабынан чагылдырылган жарык нурун үзгүлтүккө учуратат.

• Чыңалуунун өзгөрүү убактысын осциллографтын курсору менен убакыт шкаласы боюнча өлчөгүлө.

• Мурда жасалган узундуктардын суммасын осциллографта өлчөнгөн убакытка бөлүү.

• Теориялык эсептөөлөр менен маанини салыштырып, жыйынтыкка келүү (өлчөөдө ката кетирүүчү мүмкүн болгон факторлорду эске алуу).

Алынган жыйынтыктар: сүрөттү караңыз

7 -кадам: Эксперименттин айрым эскертүүлөрү:

• Алынган жыйынтыктар теорияга туура келгендей көрүнөт.

• Бул эксперимент үчүн тандалган объект идеалдуу эмес, мен аны жакшыраак аныкталган көлөкө бере турган жана күз мезгилинде мүмкүн болгон айланууларды болтурбоо үчүн симметриялуу болгон башка адамдар менен кайталоону пландап жатам.

• Панелдик түтүктү жана чыракты бош орун калтырып, өзүнчө столдорго коюу идеалдуу болмок.

• Эксперимент бир нече жолу кайталанышы керек, өлчөөлөрдөгү каталардын мүмкүн болгон себептерин көзөмөлдөөгө аракет кылып, ишенимдүү жыйынтыктарды алуу үчүн статистикалык ыкмаларды колдонуу керек.

Бул долбоор үчүн материалдар жана приборлор боюнча сунуштар: Мен кандайдыр бир санарип осциллограф, жарык булагы жана күн панели иштей алат деп ишенем да, мына мен колдонгондор.

ATTEN OSCILLOSCOPE

КҮН ПАНЕЛИ

ТОРЧ

Менин долбоорлорумда колдонулган бардык материалдарды жана шаймандарды Ebay аркылуу сатып алса болот. Эгерде сиз төмөнкү шилтемени чыкылдатып, сатып алсаңыз, кичине комиссия алуу үчүн салым кошосуз.

EBAY.com

Мен сиздин комментарийлериңизди, суроолорду жана сунуштарды күтөм.

Рахмат жана кийинки долбоорлорумду улантыңыз.