Soupravu dráhy a vozíků pro dynamiku jsme u Vernieru už měli nějaký čas,
do naší obnovené verze jsme vložili vše, co jsme se naučili při používání dráhy a vozíku se studenty,
abychom vytvořili ideální systém pro výuku dynamiky a kinematiky v úvodním kurzu fyziky.
Pojďme si prohlédnout některé z vlastností našich drah a vozíků.
Vozíky mají ložiska s výjimečně nízkým třením,
obsahují brzdný trn, který zabrání tomu, aby vozík sjel ze stolu, pokud jej tam odložíte,
ale když ho dáte na dráhu, pohybuje se volně.
Konce vozíku mají snadno odnímatelné koncovky, do kterých můžete vložit magnety nebo další nástavce
a předvádět různé typy srážek.
Horní strana vozíku je dobře popsána, takže studentům nedělá problémy připojit různá čidla,
jako třeba dvojrozsahový siloměr, čidlo zrychlení,
nebo bezdrátový systém senzorů WDSS.
Například mohu vzít dvojrozsahový siloměr, umístit ho na horní stranu.
Zašroubovat dodávaným šroubem a čidlo je spojeno s vozíkem
a v průběhu experimentu se nepohne.
Na horní straně vozíku jsou také umístěny čtyři přihrádky pro závaží.
Mohu vzít závažíčko, umístit jej do přihrádky a změnit hmotnost vozíku, aniž bych musel odstranit siloměr.
Takto student může dělat experiment, ve kterém zjišťuje, jak hmotnost vozíku ovlivňuje jeho dynamiku a kinematiku.
Nyní je sundám, a předvedu vám vlastnosti vozíku s nárazníkem.
Nárazníkový vozík má záměrně jinou barvu, aby při předvádění srážek učitel nemusel říkat věci jako
„tenhle a tamten vozík“, nebo „ode mne nalevo, od vás napravo“
Jednoduše mluvíme o šedém a zeleném vozíku.
Nárazníkový vozík je navržen tak, abyste mohli předvádět nejrůznější srážky.
Zajímavou vlastností je možnost ukázat super-pružnou srážku,
ve které se při srážce vozíků uvolní nárazníková pružina.
Takže si připravím srážku dvou vozíků a nechám pružinu, aby systému dodala energii.
Nechám tenhle vozík pomalu jet,
pružina se náhle uvolní a přidá energii, aniž by porušil zachování hybnosti.
Jsou zde i další součásti soupravy pro mechaniku.
Například si učitelé fyziky často přejí na konec dráhy
umístit kladku spojenou s optickou závorou.
Součástí soupravy pro mechaniku je držák a kladka,
takže můžete připojit optickou závoru a předvádět takové experimenty
jako například poloviční Atwoodův stroj.
Systém je k dispozici jak pro standardní ultrazvukový detektor pohybu,
tak pro unikátní a inovativní systém optického snímání Vernier.
Systém optického snímání má sensor na spodní straně vozíku
a tento senzor snímá pruhy, které jsou vytištěny na horní straně dráhy,
a informaci o nich vysílá infračerveným paprskem zpět přijímači, který je na konci dráhy.
To umožňuje sytému zaznamenávat pohyb vozíku jako funkci času velmi čistě,
bez jakýchkoli problémů s náhodnými odrazy od ostatního vybavení laboratoře.
Pojďme udělat rychlý experiment, který nám ukáže,
jak s vozíkem na nakloněné rovině systém snímání funguje.
Udělám z dráhy nakloněnou rovinu tak, že odejmu tuto podpěru.
A teď tedy rychlý experiment, ve kterém budeme zkoumat pohyb vozíku při pohybu nahoru a dolu na dráze.
Spustím měření v Loggeru Pro
Vozík rozjedu, nechám jej dojet zpět a zastavím.
Vidíme velmi čistá data. Závislost polohy na čase ukazuje jen pohyb vozíku,
nejsou tu žádné artefakty způsobené ostatními předměty v místnosti.
Závislost rychlosti na čase má dobře lineární úsek tam, kde se vozík pohyboval volně.
Graf závislosti zrychlení na čase je také použitelný,
ukazuje konstantní zrychlení tam, kde se vozík pohyboval volně.
Jednou z věcí, které ve fyzice při používání ultrazvukového detektoru pohybu skoro nikdy neděláme,
je zmínit derivaci zrychlení.
Je to veličina, která se nazývá ryv,
a s ultrazvukovým detektorem málokdy získáte data, která by k něčemu byla.
Já mohu změnit graf zrychlení na graf ryvu, změním měřítko
a vidíme, že dokonce i třetí derivace polohy podle času
dává použitelné výsledky, pokud používáme systém optického snímání Vernier.
Souprava pro mechaniku s optickým snímáním je ve své podstatě celý ekosystém vzdělávacích pomůcek.
Máme další součástky, které mohou být použity ke studiu dalších jevů.
Mohu například vyjmout tyto magnetické koncovky
a vložit třecí nástavec (DTS-PAD).
Tento nástavec má v sobě trn, jehož úkolem je dotýkat se dráhy. Teď mám vozík, který se pohybuje
s přídavným třením, a mohu studovat tyto jevy.
Máme i další vybavení jako například rozšiřující soupravu pro mechanické srážky (BLK)
vhodnou pro experimenty s hybností a impulzem síly.
Máme také řadu optických prvků, které lze na dráhu připevnit.
Máme čočky (OEK), zrcadla (M-OEK), soupravu pro difrakci (DAK), soupravu pro míchání barev (CM-OEK).
Shrnuto tedy, souprava pro mechaniku nabízí učiteli
celou škálu vybavení, se kterým může vyučovat základní kurz fyziky.