Արևային վահանակ, որպես ստվերային հետախույզ. 7 քայլ (նկարներով)

2025 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2025-01-23 14:48

Ֆիզիկայում և այլ գիտություններում մեխանիկական շարժումը նկարագրելու համար օգտագործվող հիմնական մեծությունը արագությունն է: Չափելը փորձնական դասերի պարբերական գործունեություն է եղել: Ես սովորաբար օգտագործում եմ տեսախցիկ և TRACKER ծրագրակազմ ՝ ուսանողներիս հետ որոշակի առարկաների շարժը ուսումնասիրելու համար: Մեր հանդիպած դժվարություններից մեկն այն է. Համեմատաբար մեծ արագությամբ շարժվող օբյեկտները տեսանելի են դառնում տեսաֆիլմերի շրջանակում, ինչը անորոշություն է առաջացնում ծրագրաշարի միջոցով կատարված չափումների մեջ: Համեմատաբար մեծ արագությամբ օբյեկտների ուսումնասիրման ամենատարածված մեթոդներն ու գործիքները հիմնված են DOPPLER էֆեկտի և քրոնոգրաֆի հետ համատեղ օպտիկական տվիչների վրա:

Սույն ՀԱՍԱՐԱԿՈԹՅՈՆՈ IՄ ես մոտենում եմ այլընտրանքային փորձնական մեթոդի ՝ չափելու օբյեկտի միջին արագությունը արևային վահանակի և տատանման միջոցով: Այն կիրառելի է ֆիզիկա (դասական մեխանիկա) առարկայի լաբորատոր դասերին, մասնավորապես ՝ «Թարգմանության մեխանիկական շարժման կինեմատիկա» թեմայով: Առաջարկվող մեթոդը և դրա փորձնական կիրառումը հզոր կիրառելի են ոչ շրջանավարտների և շրջանավարտների համար ֆիզիկայի բնագավառում առկա այլ փորձարարական առաջադրանքների համար: Այն կարող է օգտագործվել նաև այլ գիտական դասընթացներում, որտեղ ուսումնասիրվում են այդ բովանդակությունը:

Եթե ցանկանում եք կարճացնել տեսական հիմքերը և ուղղակիորեն անցնել փորձարարական ապարատի կառուցում, ինչպես կատարել չափումները, անհրաժեշտ նյութերը և իմ նախագծի պատկերները, խնդրում ենք ուղղակիորեն անցնել 6 -րդ քայլին:

Քայլ 1: Որոշ տեսություններ

«Արագությունը» հայտնի է որպես որոշակի ժամանակամիջոցում օբյեկտի անցած տարածություն: Արագությունը սկալարային մեծությունն է, այսինքն ՝ արագության վեկտորի մեծությունը, որը նաև պահանջում է դիրքի փոփոխությունների ուղղությունը: Մենք կխոսենք այս ՀՐԱՍԱՐԿՈՄ ՝ արագությունը չափելու համար, բայց մենք իսկապես չափելու ենք միջին արագությունը:

Քայլ 2. Արևի վահանակի արագության չափում:

Արևային վահանակներն այն սարքերն են, որոնք գործում են ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի սկզբունքով և որոնց հիմնական գործառույթը էլեկտրական հոսանքի շրջանառությունն է այն սխեմաներում, որոնցում դրանք օգտագործվում են: Օրինակ, արևային վահանակներն օգտագործվում են ժամացույցների որոշակի տեսակների շահագործման, բոլոր տեսակի մարտկոցների լիցքավորման համար, ինչպես նաև հանրային ցանցի և տների համար AC սերնդի համակարգերում: Դիմումները շատ են, շուկայում դրա գինը գնալով գրավիչ է և նպաստում է կայուն զարգացմանը, ինչը հիանալի է:

Այս տեխնիկայի զարգացման շնորհիվ մենք այն գտնում ենք բազմաթիվ սարքերում, օրինակ ՝ այն, ինչ ես ձեզ ցույց եմ տալիս, հանվել է էժան լապտերից, որը ես պահեցի և այժմ նոր կիրառություն ունի:

Սկզբունքը հիմնական է. Երբ լույսը տեղադրվում է վահանակի վրա, այն առաջացնում է էլեկտրական հզորության (լարման) տարբերություն դրա տերմինալներում: Երբ վոլտմետրը միացված է, դա հեշտությամբ ստուգելի է: Ներուժի այս տարբերությունը պատասխանատու է էլեկտրական հոսանքի շրջանառության համար, երբ սպառողական սարքը միացված է, օրինակ ՝ էլեկտրական դիմադրություն: Կախված շղթայի «դիմադրությունից» եւ վահանակի բնութագրիչներից, այն քիչ թե շատ ընթացիկ շրջանառության մեջ կդնի: Այս հոսանքի հետ կապված, սպառողի միացումից հետո արևային վահանակի տերմինալներում լարման անկում կզգացվի, բայց եթե դիմադրողականությունը մնա անփոփոխ, լարումը նույնպես անփոփոխ է մնում այնքան ժամանակ, քանի դեռ կան լուսավորման բնութագրերը: Վոլտմետրերն, ընդհանուր առմամբ, ունեն բարձր դիմադրություն, ուստի դրանք շատ փոքր ազդեցություն կունենան դրանց հետ չափվող լարման վրա: Բայց ինչ է տեղի ունենում, եթե լուսավորությունը փոխվի: Այսպիսով, լարումը կփոխվի, և սա այն փոփոխականն է, որը մենք կօգտագործենք:

Ամփոփելով.

• Արևային վահանակը, երբ լուսավորված է, ցույց է տալիս իր տերմինալների լարումը, որը կարելի է չափել վոլտմետրով:

• Լարումը չի փոխվում, եթե սխեմայի անթույլատրելիությունը և լուսավորության բնութագիրը մշտական են (պետք է լինեն վահանակի զգայուն սպեկտրում, որպեսզի առաջանա ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը):

• Լուսավորության ցանկացած փոփոխություն կհանգեցնի լարման փոփոխության, փոփոխական, որը հետագայում կօգտագործվի փորձերի ժամանակ օբյեկտների արագությունը ստանալու համար:

Նախորդ պատվիրանների հիման վրա կարելի էր ձևակերպել հետևյալ գաղափարը.

Արևային վահանակի վրա շարժվող օբյեկտի կանխատեսվող ստվերը կհանգեցնի նրա տերմինալային լարման նվազման: Նվազեցման համար անհրաժեշտ ժամանակը կարող է օգտագործվել այդ օբյեկտի շարժման միջին արագությունը հաշվարկելու համար:

Քայլ 3: Նախնական փորձ

Նախորդ տեսանյութում փորձարարորեն ցուցադրվում են այն սկզբունքները, որոնց վրա հիմնված է նախորդ գաղափարը:

Պատկերը ցույց է տալիս լարման տատանումների տևողությունը, որը գծագրվել է օսլիլոսկոպով: Theշգրիտ կազմաձևման գործառույթը կարող եք ստանալ գրաֆիկը, որի վրա մենք կարող ենք չափել տատանումների ընթացքում անցած ժամանակը: Theույցի ժամանակ տատանումը մոտավորապես 29.60 մկ էր:

Իրականում, փորձի մեջ գրատախտակի նախագիծը կետային օբյեկտ չէ, այն ունի չափսեր: Rasնջիչի ձախ ծայրը սկսում է իր ստվերն առաջացնել արևային վահանակի վրա և, հետևաբար, սկսում է նվազեցնել լարումը մինչև նվազագույն արժեք: Երբ ռետինը հեռանում է, և վահանակը նորից սկսում է հայտնաբերվել, նկատվում է լարման աճ: Չափված ընդհանուր ժամանակը համապատասխանում է այն ժամանակին, որն անհրաժեշտ էր ստվերի նախագծման համար ամբողջ վահանակը շրջելու համար: Եթե մենք չափում ենք օբյեկտի երկարությունը (որը պետք է հավասար լինի նրա ստվերի նախագծմանը, եթե որոշակի հոգատարություն ենք ցուցաբերում), ապա այն ավելացնում ենք վահանակի ակտիվ գոտու երկարությամբ և այն բաժանում ենք լարման տատանումների տևած ժամանակի միջև, ապա մենք կստանանք այդ օբյեկտի արագության միջին արժեքը: Երբ իր արագությունը չափելու օբյեկտի երկարությունը քանակականորեն ավելի մեծ է, քան վահանակի ակտիվ գոտին, վահանակը կարող է դիտվել որպես կետային առարկա ՝ առանց չափումների նշանակալի սխալ թույլ տալու (դա նշանակում է, որ դրա երկարությունը օբյեկտի երկարությանը չավելացնենք):.

Եկեք որոշ հաշվարկներ կատարենք (տես նկարը)

Քայլ 4. Այս մեթոդը կիրառելու համար որոշ նախազգուշական միջոցներ պետք է հաշվի առնվեն

• Արևային վահանակը պետք է լուսավորված լինի փորձնական նախագծում նշված լույսի աղբյուրով `հնարավորինս խուսափելով դրա վրա ազդող այլ լույսի աղբյուրներից:

• Լուսային ճառագայթները պետք է ուղղահայաց հարվածեն արևային վահանակի մակերեսին:

• Օբյեկտը պետք է նախագծի հստակ սահմանված ստվեր:

• Վահանակի մակերեսը և շարժման ուղղությունը պարունակող հարթությունը պետք է զուգահեռ լինեն:

Քայլ 5: Տիպիկ վարժություն

Որոշեք 1 մ բարձրությունից ընկնող գնդակի արագությունը, հաշվի առեք սկզբնական արագությունը:

Եթե գնդակը ընկնում է ազատ անկման դեպքում, դա շատ պարզ է. Տես նկարը

Իրական պայմաններում նախկին արժեքը կարող է ավելի ցածր լինել ՝ օդի հետ շփման գործողության պատճառով: Եկեք փորձնականորեն որոշենք դա:

Քայլ 6. Փորձի նախագծում, կառուցում և կատարում

• Կպչեք պլաստիկ խողովակ արևային վահանակի ակտիվ տարածքին: • newոդեք նոր տողեր դեպի արևային վահանակի տերմինալներ, որպեսզի խուսափեն կեղծ շփումներից:

• Ստեղծեք հենարան արևային վահանակ-խողովակների հավաքման համար, որպեսզի այն հնարավոր լինի պահել հորիզոնական:

• Լապտերը կամ լույսի այլ աղբյուր տեղադրեք մեկ այլ հենարանի վրա, որպեսզի արտանետվող լույսի պրոյեկցիան ուղղահայաց հարվածի արևային վահանակին:

• Մուլտիմետրով ստուգեք, որ երբ լույսը հարվածում է արևային վահանակին, գրանցվում է զրոյից ավելի մեծ լարման կայուն արժեք:

• Տեղադրեք արևային վահանակ-խողովակների հավաքածուն լապտերի դիմացի մասում ՝ թողնելով ավելի մեծ հեռավորություն, քան այն առարկան, որի արագությունը ցանկանում եք չափել: Փորձեք հնարավորինս հեռու պահել արևային վահանակից լույսի աղբյուրը (լապտերը): Եթե լապտերի լույսը ստեղծվում է մեկ լեդով, այնքան լավ:

• Չափեք արևային վահանակի կենտրոնից և դեպի վեր մեկ մետր հեռավորության վրա և նշեք այն գավազանի, պատի կամ նմանատիպի մեջ:

• Միացրեք օսլիլոսկոպի զոնդը արևային վահանակի տերմինալներին ՝ հարգելով բևեռականությունը:

• Setշգրիտ տեղադրեք TRIGGER տարբերակը տատանումների վրա, այնպես որ լարման բոլոր տատանումները կարող են գրանցվել վահանակի վրա ստվերի անցման ժամանակ: Իմ դեպքում, ժամանակի բաժանումները եղել են 5ms- ում, իսկ սանդղակի լարման բաժանումները `500mv: Zeroրոյական լարման գիծը պետք է կարգավորվեր ներքև, որպեսզի բոլոր տատանումները տեղավորվեին: Ձգանման շեմը տեղադրված էր սկզբնական հաստատուն լարման անմիջապես ներքև:

• Չափել օբյեկտի և վահանակի ակտիվ գոտու երկարությունը, ավելացնել դրանք և գրել արագության հաշվարկման համար:

• Մարմինը 1 մ բարձրությունից գցեք այնպես, որ նրա ստվերն ընդհատի լապտերի կողմից նախագծված լույսի ճառագայթը:

• Չափել լարման տատանումների ժամանակը օսլիլոսկոպի կուրսորների միջոցով ժամանակային մասշտաբով:

• Նախկինում արված երկարությունների գումարը բաժանեք տատանումների ժամանակ չափված ժամանակի միջև:

• Համեմատեք արժեքը տեսական հաշվարկների հետ և եկեք եզրակացությունների (հաշվի առեք հնարավոր գործոնները, որոնք չափումներ են կատարում սխալների մեջ):

Ստացված արդյունքները ՝ տես նկ

Քայլ 7: Փորձի որոշ նշումներ

• Ստացված արդյունքները, կարծես, ճիշտ են տեսության հետ համապատասխան:

• Այս փորձի համար ընտրված օբյեկտը իդեալական չէ, ես նախատեսում եմ կրկնել այն ուրիշների հետ, որոնք կարող են ավելի լավ սահմանված ստվեր ցուցադրել և սիմետրիկ են `աշնանը հնարավոր պտույտներից խուսափելու համար:

• Իդեալական կլիներ, որ վահանակ-խողովակն ու լապտերը տեղադրվեին առանձին սեղանների վրա `ներքև թողնելով ազատ տարածք:

• Փորձը պետք է մի քանի անգամ կրկնել ՝ փորձելով վերահսկել չափումների սխալների հնարավոր պատճառները, և ավելի հուսալի արդյունքներ ստանալու համար պետք է օգտագործել վիճակագրական մեթոդներ:

Այս ծրագրի համար նյութերի և գործիքների առաջարկներ.

ԱՏԵՆ ՕՍԻԼԻՍԿՈՊ

ԱՐԵՒԱՅԻՆ ՎԱՀԱՆԱԿ

ORԱՆOR

Իմ նախագծերում օգտագործվող բոլոր նյութերն ու գործիքները կարելի է ձեռք բերել Ebay- ի միջոցով: Եթե կտտացնեք հետևյալ հղմանը և գնումներ կատարեք, դուք կնպաստեք փոքր միջնորդավճար ստանալուն:

EBAY.com

Ես կսպասեմ ձեր մեկնաբանություններին, հարցերին և առաջարկներին:

Շնորհակալություն և շարունակեք իմ հաջորդ նախագծերին: