Představuji vám Bezdrátový akcelerometr, výškoměr a siloměr Vernier WDSS.
Jde o zařízení s několika senzory,
je v něm siloměr s rozsahem plus i mínus 50 N,
tříosý akcelerometr,
můžeme s ním tedy měřit zrychlení
ve třech dimenzích,
a také obsahuje vestavěný výškoměr
s rozsahem plus i mínus 200 metrů.
A je opravdu navrženo k používání těchto senzorů
třeba na horské dráze.
Když budete učit fyziku zábavního parku,
může se vám hodit měřit výšku.
Když jej zapnete, bude měřit od této chvíle
do plus nebo mínus 200 metrů od výšky, ve které byl zapnut.
Můžete využívat kterýkoli ze senzorů nezávisle,
pokud to je pro vás zajímavé.
Takže například můžete v případě potřeby měřit jen se siloměrem,
možná s jednou nebo dvěma osami akcelerometru.
Sami si zvolíte, zda chcete výškoměr zapnutý.
Znáte to, když měříte něco,
kde změna výšky nehraje roli,
pravděpodobně jej nebudete chtít, to si rozhodnete sami.
Zařízení je bezdrátové
a jako takové komunikuje s novým LabQuestem 2
který má vestavěný Bluetooth.
Používá tedy Bluetooth,
což je standard krátkovlnných radiových vln.
Tak tedy komunikuje.
Můžete jej používat s počítačem, se softwarem Logger Pro,
kde bude také komunikovat pomocí Bluetooth.
Zařízení obsahuje nabíjecí akumulátor.
Sem se zapojuje nabíječka.
Zde na čelní straně je vypínač,
který zařízení zapíná.
Teď jej zapnu
a nejprve se objeví několik světélek.
První, to je malý běžící človíček, zelený.
Ten ukazuje, že je zařízení připraveno zaznamenávat data.
Spodní světlo, kde je napsáno Bluetooth, svítí nyní červeně.
To říká, že zatím nekomunikuje
s žádným zařízením.
Jedna z věcí, kterou se tento senzor liší
od našich ostatních senzorů, je
že se tento senzor na dataloggeru neidentifikuje automaticky.
Důvod k tomu je, že kdybyste měli ve třídě
celou sadu těchto zařízení, nechtěli byste,
aby se připojovala automaticky, protože potřebujete určit,
se kterým zařízením chcete komunikovat.
To jsme schopni nastavit.
Jakmile bude propojeno pomocí Bluetooth,
toto červené světlo se změní na zelené.
To mi řekne, že je komunikace v provozu.
Zde dole je malá ikona baterie,
ukazující, zda jste připojeni k síti.
Teď nesvítí, protože zapojeno není
a baterie se nenabíjí.
Tlačítko zde vpravo nahoře
nám umožní spustit nebo zastavit měření
bez připojení po Bluetooth k loggeru.
Má vestavěnou paměť.
Takže je možné, například, nastoupit na horskou dráhu,
stisknout tlačítko a nechat začít měřit.
Až bude změřeno, vrátíte se
a nahrajete je do počítače.
Takže uložíte data z měření později.
To vám umožňuje.
Je to tlačítko start/stop.
Udělám tedy malé měření.
Připojím zařízení
k jednomu z našich vozíků a pošlu po dráze.
Předvedu laboratorní práci ke 2. Newtonovu zákonu.
Budu na vozík působit silou
a hýbat s ním vpřed a vzad.
A bude mne zajímat síla a zrychlení vozíku,
a z nich bych snad mohl určit jeho hmotnost.
Šroub zde mi umožňuje připojení k vozíku,
na jedné straně je šroub, na druhé matka.
Šroub se vysune ze zadní strany.
Abych mohl připojit k vozíku, musím odstranit šroub a matku.
Vyšroubuji tohle, což uvolní matku
na druhé straně, a mohu šroub vyjmout.
A tady je matka.
A pak šroub, ten umístím na vozík.
Patří sem, do drážky.
Takhle jej do drážky nasunu.
Teď položím senzor na vozík.
A vložím matkový díl a utáhnu.
Teď je připevněno k vozíku.
Takto s ním mohu hýbat tam a zpět,
třeba se siloměrem.
Jsme připraveni nechat zařízení komunikovat
s LabQuestem 2, v tomto případě.
To udělám tak, že přejdu dovnitř
a nechám jej detekovat zařízení.
Všimněme si, že nyní jsme na obrazovce měřáku
bez jakéhokoli připojeného senzoru.
A připojíme jej tak, že
půjdu do "Senzory", kde je položka "Nastavení WDSS…".
Zde se vyhledávají zařízení,
takže klepnu na "Vyhledat".
Teď vyhledává zařízení Bluetooth.
Jak už jsem zmínil,
můžete jich mít ve třídě několik.
Jsou ale pojmenovaná.
Mají jména a tak pokud hledáte
nějaký konkrétní kus, možná by se hodilo,
mít na nich nějaké samolepky, které budou říkat,
jak se které zařízení jmenuje. A mám nalezeno.
Takže jen klepnu na "OK".
Takto jsme vyhledali zařízení.
Zde se objeví a ptá se mě,
které senzory chci povolit.
Chci siloměr a tři osy?
Chci vše? Mohl bych zaškrtnout všechny boxy.
V našem případě chci jen sílu a zrychlení v ose X.
X je orientováno takto, Y takto, Z takto.
Mně k tomu, co chci ukázat,
stačí síla a zrychlení podél osy X.
Zaškrtnu tedy boxy
u "Zrych-X" a u "Síla"
a potvrdím OK.
Teď tu mám měřicí obrazovku.
Je na ní zrychlení v ose X a síla.
Se zařízením jako je siloměr
budete měřit různé hodnoty
podle jeho orientace.
Jsou prostě některé senzory, které je dobré
před měřením vynulovat, a tohle je jeden z nich,
protože podle polohy, ve které se nachází,
bude ukazovat různé hodnoty.
Proto se senzor nuluje v takové poloze,
ve které bude měřit, aby ukazoval nula.
Je to jako na váze, kterou máte v koupelně.
Když chcete, aby ukazovala nula, vytárujete ji.
My také tárujeme stupnici.
Takže provedu nulování.
Přejdu dolu na obrazovce, tuhle chci vynulovat
a tuhle hodnotu vynuluji také.
Teď ukazují obě hodnoty nula.
Podívejme se na výchozí parametry měření.
Je tu 50 vzorků za vteřinu, časové měření,
doba měření 10 sekund.
To pro naše měření vyhovuje.
Umístím vozík na dráhu.
A udělám toto:
Budu hýbat vozíkem tam a zpět po dráze
a současně měřit sílu a zrychlení
ve směru osy X.
Uvidíme je zde v grafu.
Spustíme měření:
kliknu na "Start".
A teď budu pohybovat tam a zpět.
Tady máme dva grafy.
A je to.
Vidíme, že v horním grafu je síla,
ve spodním je zrychlení.
Všimněme si, že jsou ve fázi.
Říkáme, že síla je přímo úměrná zrychlení.
To by spolu mohlo souviset.
To je náš výsledek.
Co bych teď chtěl předvěst, je, že pokud F=m·a,
měl bych být ze změřených dat
schopen určit hmotnost soustavy.
Vytvořím tedy jiný graf.
Nyní tu máme graf závislosti síly na čase
a graf závislosti zrychlení na čase.
Já bych chtěl graf závislosti síly na zrychlení.
Abych skončil s grafem lineární závislosti,
ve kterém je sklonem hmotnost systému.
To udělám tak, že přejdu sem nahoru,
a v menu "Graf"
klepnu na "Ukázat Graf" - "Graf 1".
Vytváříme závislost síly na čase,
takže chci změnit spodní osu
z času na zrychlení.
Přejdu sem a osu a klepnu,
zvolím "Zrychlení (osa X)".
A tohle je můj výsledek.
Mám tu bodový graf ze všech měřených bodů,
ale vypadá velmi lineárně.
V tomto okamžiku vstoupím do menu "Analýza"
a spustím lineární aproximaci.
Klepnu na "Fitovat křivku",
a zde zkusím "Lineární funkce".
Výsledkem je tato rovnice.
Zde máme výsledný vztah.
Získávám hodnotu 0,7, což znamená 0,7 kg.
Vím, že vozík má 500 gramů a WDSS má 200 gramů.
Je to, myslím, 183 g, takže jsem velmi blízko.
Podíváme-li se na koeficient korelace,
je téměř přesně lineární.
Je to tedy dobrá aproximace.
Když teď zvolím OK, vidím změřená data
a k nim je zobrazena fitovaná přímka.
Tohle bych mohl využít v laboratorní práci na 2. Newtonův zákon.
Zopakujme si: Tento senzor se hodí do fyziky,
je příjemné, že je bezdrátový,
takže vám při práci nepřekáží žádné dráty.
Samozřejmě jej můžete použít s dráhou a vozíkem,
můžete jej připevnit jinam a měřit dostředivé zrychlení,
třeba při měření typu "fyzika v lunaparku".
Všechny takové věci se dělají
s tímto senzorem vážně skvěle.
www.vernier.cz/WDSS.