Trong thí nghiệm này, chúng ta sẽ nghiên cứu sự thay đổi năng lượng này bằng cách sử dụng bộ đo (detecter) chuyển động.

Mục tiêu

-      Đo sự thay đổi động năng và thế năng khi quả bóng chuyển động rơi tự do.

-      Xem tổng năng lượng thay đổi thế nào trong quá trình quả bóng rơi.

Vật liệu

            Máy tính       

Tương tác máy tính Virnier

Quả bóng chuyển, quả bóng đá hoặc các loại đơn giản khác,  quả bóng khá nặng, dây bóng chày.

Logger Pro

Bộ đo (detecter) chuyển động

Câu hỏi dẫn nhập

            Với mỗi câu hỏi, xét riêng phần rơi tự do của chuyển động của quả bóng ném thẳng đứng lên, nay khi bắt đầu khi quả bóng rời đi đến ngay trước khi bắt được nó. Giả sử rằng sức cản không khí rất ít.

1.      Một hoặc nhiều loại năng lượng quả bóng trong ngay khi dừng tại đỉnh của quỹ đạo là gì?

2.      Một hoặc nhiều loại năng lượng quả bóng trong khi chuyển động gần đáy của quỹ đạo là gì?

3.      Phát thảo giản đồ của vận tốc theo thời gian của quả bóng.

4.      Phát thảo giản đồ của động năng theo thời gian của quả bóng.

5.      Phát thảo giản đồ của thế năng theo thời gian của quả bóng.

6.      Nếu không có lực ma sát tác dụng lên quả bóng, thế năng quả bóng thay đổi thế nào đối với động năng.

Trình tự thí nghiệm

1.      Đo và ghi chép khối lượng của quả bóng bạn cần dùng trong thí nghiệm này.

2.      Kết nối Detecter chuyển động đối với kênh DIG/SONIC 1 của tương tác. Nếu Detecter chuyển động có một công tắc, đưa nó về trạng thái Normal. Đặt Detecter chuyển động trên sà lan và bảo hộ bằng cách đặt một dây bóng chày qua nó.

3.      Mở file “16 Energy of a Tossed Ball” từ thư mục Physics with Vernier.

4.     

Giử quả bóng chính xác ở trên và khoảng 1.0m từ Detecter chuyển động. Trong bước này, bạn sẽ ném quả bóng thẳng đứng lên trên Detecter chuyển động và đặt nó rơi trở lại hướng tới Detecter chuyển động. Bạn kết hợp kích                   để bắt đầu kết nối dữ liệu. Ném quả bóng thẳng lên sau khi bạn nghe Detecter chuyển động bắt đầu chạy. Sử dụng 2 tay, giữ chắc khoảng cách tay bạn từ quả bóng sau khi nó bắt đầu chuyển động mà chúng không nhặt lên từ Detecter chuyển động. Kiểm tra lại giản đồ vị trí theo thời gian tương ứng với chuyển động rơi tự do là parabolic trong hình vẻ, không phải các miền nhấp nhô hoặc phẳng, trước khi bạn tiếp tục. Bước này có thể cần khá chính xác. Nếu cần, lặp lại việc ném cho đến khi bản thu được một đồ thị tốt. Khi bạn có dữ liệu tốt trên màn hình, quá trình phân tích được thực hiện.

Bản dữ liệu

Phân tích

1.      Kích vào biểu tượng Examine, và chuyển con chuột qua giản đồ vị trí hoặc vận tốc của chuyển động của quả bóng để trả lời các câu hỏi.

a.      Xét các điểm chia của mỗi giản đồ ở nơi quả bóng ngay khi rời khỏi tay bạn và trong quá trình rơi tự do. Xác định độ cao và vận tốc của quả bóng ở thời điểm này. Ghi giá trị của bạn vào bảng dữ liệu.

b.      Xét điểm trên mỗi giản đồ nơi quả bóng ở đỉnh của quỹ đạo. Xác định thời gian, độ cao và vận tốc của quả bóng tại điểm này. Ghi các giá trí vào bảng dữ liệu của bạn.

c.      Tìm thời gian quả bóng chuyển động xuống, nhưng một thời gian ngắn trước khi nó được bắt lại. Đo và ghi lại độ cao và vận tốc của quả bóng ở thời điểm đó.

d.      Đối với mỗi 3 điểm trong bảng dữ liệu của bạn, tính thế năng (PE), động năng (KE) và tổng năng lượng (TE). Sử dụng vị trí của Detecter chuyển động ngay khi bằng không của thế năng hấp dẫn của bạn.

2.      Phần thí nghiệm này có phải chỉ ra bảo toàn năng lượng không? Giải thích

3.      Tính động năng và thế năng của quả bóng

a.      Logger Pro có thể đồ thị động năng quả bóng theo công thức  nếu bạn thay thế khối lượng quả bóng. Để làm được điều này, ddiefu chỉnh tham số khối lượng.

b.      Logger Pro có thể tính thế năng quả bóng theo công thức  Ở đây m là khối lượng quả bóng, g là gia tốc trọng trường và h là độ cao của quả bóng đo được từ vị trí của Detecter chuyển động. Cùng tham số khối lượng sẽ sử dụng để tìm PE.

c.      Chuyển đến trang tiếp theo bằng cách kích vào Next page button.

4.      Kiểm tra giản đồ động năng liên hệ với thời gian của bạn đối với việc ném quả bóng. Giải thích đồ thị của nó.

5.      Kiểm tra giản đồ thế năng liên hệ với thời gian đối với quản bóng nhẹ rơi tự do. Giải thích đồ thị của nó.

6.      Chép lại hai giản đồ năng lượng bằng cách in hoặc phác thảo nó lại.

» Tin mới nhất:

• Ý nghĩa của hàm cận biện trong kinh tế. (17/07/2022)
• Xây dựng phương trình vi phân trong thực tiễn (16/07/2022)
• Một số ví dụ về công thức gần đúng (12/07/2022)
• Doanh thu lớn nhất. (11/07/2022)
• Xác định hàm lượng Cl- trong nước máy (18/06/2022)

» Các tin khác:

• Slide of Exponential Functions (15/05/2014)
• Slide of Exponential Functions (15/05/2014)
• Slide of linear functions (15/05/2014)
• Bài tập Toán A2, phiên bản 1 (13/05/2014)
• LINE INTEGRALS (28/04/2014)
• TÍCH PHÂN ĐƯỜNG (28/04/2014)
• Một ứng dụng thú vị của phép biến đổi Laplace để tính tích phân suy rộng loại 1 (17/04/2014)
• MULTIPLE INTEGRALS (27/03/2014)
• TÍCH PHÂN LẶP (27/03/2014)
• Một cái nhìn tổng quan về tích phân hai lớp (17/03/2014)