Ψηφιακός χρονομετρητής με φωτοπύλες SELAB Timer

Γουρζής Στάθης – Φυσικός Συνεργάτης ΕΚΦΕ Λευκάδος 2008 – 2011 Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών 2ου Λυκείου Λευκάδος

Μια από τις πιο χρήσιμες και πρώιμες παρατηρήσεις του ανθρώπου ήταν και αυτή της περιοδικής αλλαγής των εποχών, πράγμα που πολύ πιθανόν να οδήγησε στην διαπίστωση της ύπαρξης του χρόνου. Ο χρόνος είναι και αυτός ένα μέγεθος για την Φυσική, που βέβαια μετράμε καθημερινά με διάφορους τρόπους, όμως πολύ δύσκολα μπορούμε να τον προσδιορίσουμε τόσο με τα λόγια όσο και σαν έννοια, μέσα στο μυαλό μας. Το μόνο που σίγουρα όλοι γνωρίζουμε είναι ότι «κυλάει» ή αλλιώς «περνάει» και ότι είναι ο καλύτερος τρόπος για να δει κάποιος τα πράγματα γύρω του να αλλάζουν .

Εκτός από τα ηλιακά ρολόγια, τις κλεψύδρες και τα ρολόγια χειρός, ο άνθρωπος επινόησε και άλλου τύπου χρονομετρητές, για να μπορεί να μετρά τον χρόνο με ακρίβεια. Αυτό χρειάζεται να γίνεται όχι μόνο για ημερολογιακούς λόγους, αλλά και για πειραματικούς λόγους, για λόγους παρατήρησης και μελέτης των διαφόρων φαινομένων. Τόσο στο μικρόκοσμο, τον κόσμο του ατόμου, όσο και στον μακρόκοσμο, το σύμπαν, η ακρίβεια είναι σημαντικός παράγοντας μάθησης και ασφαλούς εξαγωγής συμπερασμάτων.

Ένας από τους πιο σύγχρονους χρονομετρητές και καταγραφείς διαστημάτων χρόνου, είναι και ο SELAB Timer του εργαστηρίου Φυσικών Επιστημών.

Ο χρονομετρητής SELAB περιλαμβάνει βέβαια και ένα manual οδηγιών, όπου μπορούμε να βρούμε και μια σειρά πειραμάτων, στα οποία χρησιμοποιείται ο συγκεκριμένος χρονομετρητής μαζί με τις 3 φωτοπύλες που διαθέτει.

Ξεκινάμε να μετράμε χρόνο πατώντας «Resolution» … … και σταματάμε πάλι

πατώντας «Resolution» …

… καταγραφή …

Για να μετρήσουμε χρόνο, όπως δείχνουν και οι οδηγίες …

Καμία φωτοπύλη συνδεδεμένη

Μπορούμε να αλλάξουμε την ακρίβεια με την οποία παρουσιάζονται οι μετρήσεις μας, πατώντας επανειλημμένα πάλι το «Resolution» ….

Συνδέουμε την φωτοπύλη και μετά ανοίγουμε το SELAB …

1ο - Πείραμα με το εκκρεμές

Παίρνουμε μετρήσεις με βάση τις οδηγίες του χρονομετρητή και για μικρές γωνίες ( ≤ 3ο )

Για 5 διαφορετικά μήκη ( 1 – 0,8 – 0,6 – 0,4 – 0,2 m ) θα πάρουμε 9 μετρήσεις κάθε φορά και θα τις επεξεργαστούμε με βάση τους τύπους του εκκρεμούς και τη γεωμετρία …

… έως

Μία φωτοπύλη συνδεδεμένη

Το SELAB μετρά χρόνους που αντιστοιχούν σε περιόδους κίνησης της σφαίρας …

2ο - Πείραμα ελεύθερης πτώσης

Συνδέουμε τις 2 φωτοπύλες και μετά ανοίγουμε το SELAB …

Αφήνουμε την σφαίρα με προσοχή, λίγο πάνω από την 1η φωτοπύλη και ξεκινάμε τις μετρήσεις μας.

Χρόνος διέλευσης από την πρώτη φωτοπύλη

Χρόνος διέλευσης από την δεύτερη φωτοπύλη

Χρόνος διέλευσης από την πρώτη μέχρι την δεύτερη φωτοπύλη

Ο χρόνος πτώσης περιλαμβάνει και τους 3 χρόνους, εδώ είναι 0,320 s

Δύο φωτοπύλες συνδεδεμένες

Μπορούμε από τους χρόνους που μετράμε να υπολογίσουμε ταχύτητα και επιτάχυνση …

3ο - Πείραμα μέτρησης ροπής αδράνειας

Τοποθέτηση των φωτοπυλών με βάσεις στήριξης, ράβδους και συνδέσμους σε συγκριμένα σημεία και ύψη ….

Ο μετρούμενος χρόνος μεταξύ των δύο χαραγών είναι ο t 1->2

4ο - Πείραμα μελέτης κίνησης φυσαλίδας

Παραδείγματα φυσαλίδων …

Στη 1η εικόνα είναι ο χρόνος διέλευσης της φυσαλίδας από την 1η φωτοπύλη και στη 2η εικόνα ο χρόνος διέλευσης από την δεύτερη φωτοπύλη. Η 3η εικόνα μας δείχνει τον χρόνο ανάμεσα που χρειάστηκε η φυσαλίδα μας για να πάει από τη μια φωτοπύλη στην άλλη … Επειδή όλοι οι χρόνοι είναι σε sec, παρατηρούμε την διαφορά ανάμεσα στους χρόνους 1 και 2 .

1 2

3

Το SELAB μας λέει ότι η κίνηση είναι επιταχυνόμενη …

5ο - Πείραμα μελέτης κίνησης

Συνδέουμε τις 3 φωτοπύλες και μετά ανοίγουμε το SELAB …

Αφήνουμε την σφαίρα με προσοχή, λίγο πάνω από την 1η φωτοπύλη και ξεκινάμε τις μετρήσεις μας.

Τρεις φωτοπύλες συνδεδεμένες

Ένα παράδειγμα είναι να βάλουμε τις τρεις φωτοπύλες σε ίση γνωστή απόσταση μεταξύ τους …

Μπορούμε από τους χρόνους που μετράμε να υπολογίσουμε ταχύτητα και επιτάχυνση …

Τέλος παρουσίασης …