Δευτέρα 31 Ιανουαρίου 2022

Ελεύθερη πτώση (με την κάρτα ήχου)

 Η χρήση της κάρτας ήχου για τη χρονομέτρηση μιας κίνησης προϋποθέτει την καταγραφή δύο ηχητικών σημάτων: ένα για την έναρξη και ένα για τη λήξη της κίνησης. Όσον αφορά το σήμα λήξης αυτό δημιουργείται με την κρούση του κινούμενου σώματος σε κάποια σταθερή επιφάνεια (π.χ. το πάτωμα σε μια ελεύθερη πτώση). Η καταγραφή ενός σήματος έναρξης είναι ένα δυσκολότερο πρόβλημα. Εδώ το λύνουμε χρησιμοποιούμε ένα buzzer που μέσω ενός διακόπτη τροφοδοτείται από μια 9-βολτη μπαταρία. Ο διακόπτης έχει φτιαχτεί με ένα πλαστικό μανταλάκι του οποίου τα δύο σκέλη (οι δαγκάνες) έχουν καλυφθεί με αλουμινοταινία, έτσι ώστε όταν ακουμπάνε μεταξύ τους ή με κάποιο άλλο μεταλλικό σώμα (π.χ. μια μπίλια που την κίνησή της θέλουμε να μελετήσουμε) ο διακόπτης να είναι κλειστός και το buzzer να ηχεί. Απομακρύοντας τις δαγκάνες ο διακόπτης ανοίγει και το buzzer παύει να ηχεί, ενώ ταυτόχρονα το σώμα απελευθερώνεται και αρχίζει την κίνησή του.






Στις τρεις παραπάνω εικόνες φαίνεται η διάταξη απελευθέρωσης μιας μεταλλικής μπίλιας και ταυτόχρονα παραγωγής του ηχητικού σήματος έναρξης της κίνησης (στην πραγματικότητα η έναρξη της κίνησης σηματοδοτείται με τη λήξη του ηχητικού σήματος από το buzzer).

Με ένα σφιγκτήρα τύπου G στερεώνουμε το μανταλάκι στον πάγκο εργασίας. Η μεταλλική μπίλια μέσω της οποίας κλείνει το κύκλωμα του buzzer συγκρατείται με το μανταλάκι σε ύψος 75,6 cm από το πάτωμα, στο οποίο έχουμε τοποθετήσει το buzzer και το μικρόφωνο, που συνδέεται στη σχετική είσοδο του υπολογιστή στον οποίο "τρέχει" το Audacity.


Ενεργοποιούμε την ηχογράφηση στο Audacity και ανοίγοντας το μανταλάκι, απελευθερώνουμε τη μικρή μεταλλική μπίλια. Το ηχογράφημα της κίνησης φαίνεται στην επόμενη εικόνα. 


Όπως φαίνεται ο χρόνος κίνησης της μπίλιας (δηλ. στο ηχογράφημα ο χρόνος από τη στιγμή που παύει να ηχεί το buzzer μέχρι να καταγραφεί ο ήχος της κρούσης στο πάτωμα) ισούται με 0,39383 s. Με βάση την εξίσωση της ελεύθερης πτώσης αυτό μας δίνει μια τιμή 9,75 m/s2 για την επιτάχυνση της βαρύτητας. 


Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου