Představuji vám plošný siloměr Vernier (Vernier FP-BTA).
Umožňuje nám měřit síly větší,
než změříme s naším dvojrozsahovým siloměrem.
Hodí se pro síly „lidských rozměrů“.
Vypadá trochu jako osobní váha, takže si na něj můžete stoupnout.
Můžete s ním měřit věci jako dobu výskoku.
Další běžnou aktivitou je, pokud máte přístup k výtahu,
jet výtahem nahoru a dolu a sledovat, co se děje,
když se výtah rozjíždí a zastavuje.
Jiným běžným použitím je demonstrace třetího Newtonova zákona,
kdy můžete vzít dva siloměry a tlačit jeden proti druhému
a měřit velikosti páru sil akce a reakce.
Toto je tedy vlastní plošný siloměr,
je dodáván s několika madly, která se připevňují
buď na přední, nebo zadní stranu.
Když tedy chcete demonstrovat něco jako třetí Newtonův zákon,
může se vám hodit připevnit madlo a měřit.
Připevnění madla je snadné,
vezmete madlo a najdete otvory na siloměru,
zarovnáte madlo s otvory,
umístíte šrouby
a přišroubujete madlo k siloměru.
Nyní jsou madla připevněna
a mohu siloměr držet v rukou,
mohu s ním proti něčemu zatlačit,
takže kdybych měl pár siloměrů,
mohli by tlačit dva studenti proti sobě a měřit akci a reakci.
Jiným použitím je zavěšení na zeď.
Zde na zadní straně je otvor určený k zavěšení,
takže můžete vyzkoušet věci jako je například
hod míčem nebo něčím jiným.
Já siloměr teď použiju k měření
doby a síly dopadu při pádu míče na něj.
K tomu se mi připevněná madla nehodí,
takže je odstraním
dříve, než začnu měřit.
Ještě k siloměru: jde o dvojrozsahový senzor.
Zde je přepínač citlivosti, který umožňuje zvolit,
jak citlivé zařízení chcete mít.
Pokud na něm chcete vyskočit a dopadnout,
bude se vám hodit jedno nastavení (větší rozsah),
pokud budete dělat něco podobného mému experimentu
a pouštět na něj míč, který má výrazně menší hmotnost,
pak můžete stát o nastavení jemnějšího rozsahu.
Můj siloměr je nastaven na jemnější rozsah
a jsem připraven měřit.
Siloměr je analogové čidlo,
takže jej zapojím k analogovému portu, např. do kanálu 1.
Když je zapojeno, vidíme,
že kanál 1 měří sílu
a ukazuje nějakou hodnotu.
Běžnou věcí, kterou je třeba udělat před měřením,
je vynulovaní siloměru.
Podobně jako tárujeme kuchyňské váhy nebo nulujeme osobní váhu doma,
je běžné vynulovat před použitím siloměr.
To uděláme tak, že klepneme na měřák a zvolíme „Vynulovat“
a nyní ukazuje hodnotu blízkou nule.
Podívejme se na nastavení měření.
Měření je časové, budeme tedy
chápat sílu jako funkci času.
Výchozí vzorkovací frekvence je 50 vzorků za sekundu
a trvání je 10 sekund.
Trvání mi vyhovuje, ale vzorkování není pro mne dost rychlé,
rád bych zvýšil hodnotu
až na maximální frekvenci dostupnou pro siloměr.
To udělám tak, že klepnu na „Frekvence“,
přejdu a klepnu sem,
a místo 50 zvolím 500 snímků za sekundu.
Klepnu na „Hotovo“ a pak na „OK“
a jsem připraven měřit.
K míči, se kterým budu měřit:
používám měkký míč,
abych náraz aspoň trochu prodloužil.
Občas lidé zkouší pustit něco
jako velmi tvrdý míč, například golfový míček.
Problém je, že je tak tvrdý, že čas dopadu
je příliš krátký, než aby jej siloměr mohl zaznamenat.
Setrvačnost desky siloměru je taková, že prostě nezareaguje.
Proto doporučujeme, abyste pro měření odrazu
používali něco jako kopací míč,
basketbalový míč nebo jiný podobný.
To prodlouží dobu odrazu.
Můžeme tedy měřit.
Stisknu tlačítko „Start“.
Pak pustím míč.
Takže zdvihnu a pustím míč.
Vidíme, že vzorkování je tak rychlé,
že LabQuest není schopen vykreslovat graf průběžně.
Proto graf nebude vykreslen,
dokud měření neskončí.
Měření skončilo a bylo možné graf zobrazit
a máme tu krásný kolizní experiment
s míčem a plošným siloměrem.
Podívejme se zblízka na tuto část grafu.
Toto je náraz
a odehrává se ve velmi krátkém časovém intervalu.
Proto budu chtít zvětšit
pouze na tuto část grafu, abych ji mohl analyzovat.
Přejdu sem,
klepnu a táhnu s pomocí stylusu.
Zde se stylus opravdu hodí,
protože se pokouším být poměrně přesný.
Zvolím „Graf“ a „Zvětšit“
a potřebuji zvětšit ještě trochu.
Přejdu tedy sem
a zvětším, řekněme, odsud sem.
Znovu „Graf“ - „Zvětšit“.
A zde máme pěknou křivku.
Nyní bych ji mohl chtít analyzovat pomocí integrálu.
Mohu tak určit plochu pod křivkou
a tak zjistit pro náraz impulz síly.
Udělám to tak, že zvolím „Anal7za“,
a protože jsem již vybral oblast,
když nyní klepnu na „Integrál“,
bude pracovat s daty pod křivkou
a dostanu hodnotu integrálu.
Ukázali jsme si některé příklady použití plošného siloměru.
Hodí se k měření doby výskoku,
měření ve výtahu, experimentům s třetím Newtonovým zákonem,
to jsou typická použití plošného siloměru.
Takže pokud chcete realizovat podobná měření,
plošný siloměr by vám měl vyhovovat. Více na www.vernier.cz/FP-BTA