Ανανέωση μιας παλιότερης διάταξης

 To 2014 στους 8ους Αγώνες Πειραμάτων είχα παρουσιάσει μια διάταξη για τη μελέτη του θεμελιώδους νόμου της στροφικής κίνησης με τη βοήθεια ενός Arduino. Ένας κύλινδρος τίθεται σε στροφική κίνηση με τη βοήθεια βαριδίου δεμένου με νήμα από κάποιο σημείο της πλευρικής επιφάνειας του κυλίνδρου. Τέσσερεις μικροί μαγνήτες νεοδυμίου κολλημένοι στη βάση του κυλίνδρου (σε ορθές γωνίες μεταξύ τους), περνούν κατά την περιστροφή του κυλίνδρου διαδοχικά μπροστά από ένα αισθητήρα Hall συνδεδεμένο στον Arduino. Τα σήματα από τον Arduino με κατάλληλο λογισμικό απεικονίζονται στην οθόνη υπολογιστή και από αυτά εξάγονται δεδομένα γωνιακής θέσης - χρόνου, τα οποία αποστέλλονται στο Excel για περαιτέρω επεξεργασία. Αναλυτική περιγραφή της αρχικής διάταξης, όπως δημοσιεύτηκε στα Πρακτικά των 8ων Αγώνων Πειραμάτων, θα τη βρείτε ΕΔΩ.

Οι μαγνήτες στη βάση του κυλίνδρου

Ο αισθητήρας Hall στη βάση της διάταξης

Μια βελτιωμένη εκδοχή της διάταξης παρουσιάζω εδώ. Οι βελτιώσεις αφορούν τόσο στο υλικό όσο και στο λογισμικό της:

1. Στην αρχική εκδοχή ο περιστρεφόμενος κύλινδρος ήταν ένας κούφιος σωλήνας PVC (συνολικής μάζας 230,8g). Τώρα αντικαταστάθηκε από ένα μεγαλύτερης διαμέτρου (10 cm), ο οποίος έχει γεμίσει με υγρό πολυεστέρα (που στερεοποιήθηκε με μια ισχυρά εξώθερμη αντίδραση) αυξάνοντας έτσι τη μάζα του (στα 1665 g), και συνεπώς και τη ροπή αδράνειας.

2. Οι κυριότερες όμως αλλαγές αφορούν το λογισμικό λήψης και απεικόνισης των πειραματικών δεδομένων, το οποίο έχει αναπτυχθεί σχεδόν εξ αρχής, αφού:

α. Βασίζεται πλέον στη βιβλιοθήκη PlotLab (στην ελεύθερη για προσωπική-εκπαιδευτική χρήση έκδοσή της).

β. Έχει καταργηθεί η δυνατότητα αποστολής των δεδομένων θέσης - χρόνου στο Excel, και αντ' αυτού έχουν προστεθεί στο ίδιο το λογισμικό δυνατότητες προσδιορισμού της καλύτερης καμπύλης προσέγγισης (ευθεία και παραβολή σ' αυτή την εκδοχή της διάταξης).

γ. Έχει βελτιωθεί επίσης και η διαδικασία λήψης των δεδομένων γωνιακής θέσης - χρόνου από τα πρωτογενή πειραματικά δεδομένα.