Vernierov dynamický systém s optickým kódovaním
vám a vašim študentom umožní meranie
polohy dynamického vozíka ako funkcie času
ľahko a s veľmi vysokou presnosťou.
Používa sa podobne, ako ultrazvukový detektor pohybu,
ale nemá jeho rušivé vlastnosti
detekcie okolitých objektov
a iné druhy rušenia od predmetov v triede.
Napríklad, ak by som mal detektor pohybu
na tomto konci dráhy a obrazovku počítača tu,
detektor pohybu by nevidel
pohyb vozíka na väčšine dĺžky dráhy.
Dynamický systém s optickým kódovaním
pozostáva z troch nových súčastí.
Je to dráha s natlačeným čiarovým rastrom.
Raster má rozostup 4 milimetre,
a umožňuje meranie polohy vozíka
s presnosťou na jeden milimeter.
Vozík má na spodku senzor.
Tento senzor deteguje prechod vozíka ponad raster na dráhe.
Informácie o tom sa posielajú infračerveným lúčom
do prijímača.
Prijímač sa je pripojený na interfejs.
V mojom prípade používam LabQuest Mini,
ale dá sa použiť aj LabQuest 2
alebo LabPro, ako aj originálny LabQuest.
Interfejs je pripojený na počítač,
kde použijem program Logger Pro
a vytvorím graf pohybu.
Najprv posuniem vozík na vrchol dráhy
a spustím softvér.
Tým definujem moju nulovú polohu.
Keď teraz pustím vozík dole dráhou,
vidíte, že počítačová obrazovka
ukazuje jeho momentálnu polohu
tu na paneli digitálneho meradla.
Spustím zber údajov a dám vozíku impulz,
vozík ide hore dráhou a vráti sa naspäť
s konštantným zrýchlením.
Ak sa pozriem na údaje o polohe,
vidím, že je to čistá parabola.
Nie sú tu žiadne nepravidelnosti ani iné poruchy,
ktoré by som musel študentom vysvetľovať.
Na grafe rýchlosti je veľmi pekná lineárna časť,
samozrejme v oblasti, kde sa vozík voľne pohyboval.
Môžem tu urobiť nejakú analýzu.
Vyberiem oblasť grafu.
Skúsim tu urobiť preloženie kvadratickou funkciou.
Skutočne to ide celkom dobre,
a vidíte, že údaje o polohe majú
očakávaný parabolický tvar.
Môžem prejsť na graf rýchlosti,
vyberiem časť s konštantným zrýchlením,
a urobím preloženie priamkou.
Vidíte, že preloženie je celkom dobré,
a poskytuje mi dobrý výsledok hodnoty zrýchlenia.
Teraz niečo, čo je ťažké dosiahnuť
so senzorom pohybu, a sú to
vysokokvalitné grafy zrýchlenia.
Často sú trochu zašumené, príliš zašumené aby ich používali študenti.
Pozrime sa, ako vyzerá graf zrýchlenia
pri dynamickom systéme s optickým kódovaním.
Len kliknem na označenie osi Y,
a mám graf zrýchlenia.
Vidíte, že táto časť grafu
zodpovedajúca voľnému pohybu vozíka
je približne konštantná.
Môžem však vykročiť aj za graf zrýchlenia,
čo je druhá derivácia polohy.
Pozrime sa, ako vyzerá graf trhu (jerk)
ako funkcie času.
Trh je tretia derivácia polohy.
Takýto graf sa v podstate nikdy nepoužíva
s detektorom polohy, pretože je príliš zašumený.
Urobím ho však a pozrite sa, ako vyzerá.
Keďže graf zrýchlenia je konštantný,
graf trhu by mal byť na tomto časovom úseku nulový,
a naozaj je nulový.
To je ťažké urobiť pomocou detektora pohybu.
Dynamický systém s optickým kódovaním sa predáva
ako zostava s dvoma vozíkmi, dráhou,
prijímačom a ďalším príslušenstvom.
Dajú sa kúpiť aj jednotlivé súčasti
na prestavbu existujúceho Vernierovho dynamického systému,
čím sa tento stane dynamickým systémom s optickým kódovaním.
Ak chcete, môžete si dokúpiť aj druhý prijímač a vozík
k dynamickému systému s optickým kódovaním
a môžete monitorovať polohu dvoch vozíkov,
čo umožňuje experimentovať so zrážkami a
experimenty so zachovaním hybnosti
a zachovaním energie.
Teda, to je Vernierov dynamický systém s optickým kódovaním
Ak chcete o ňom viac informácií,
pozrite si našu web stránku.