Průměrná a okamžitá rychlost

Úkol:

1. Změřte průměrnou rychlost autíčka klasickou metodou.
2. Měřte průměrnou rychlost kuličky na vodorovné rovině pomocí optických závor.

Vybavení: metr, stopky, optická závora (2 ks), ocelová kulička, autíčko na baterie

Aktivita č. 1 – průměrná rychlost klasickou metodou

V této aktivitě použijeme k určení průměrné rychlosti klasickou metodu, tedy využijeme metr a stopky. Vzhledem k ručnímu měření času je vhodné studovat pohyb autíčka, které jezdí pomalu. Vyznačíme na stole vzdálenost $d=1\mathrm{m}$ a měříme dobu, za kterou autíčko urazí vyznačenou vzdálenost. Výsledky zapíšeme do tabulky, měření několikrát opakujeme a vypočítáme průměrnou hodnotu průměrné rychlosti autíčka včetně nejistot měření.

Aktivita č. 2 – průměrná a okamžitá rychlost (optická závora)

Pro určení průměrné rychlosti tělesa, jehož pohyb je tak rychlý, že ruční měření nedává dostačující výsledky, použijeme dvě optické závory umístěné na vzdálenost $d$. Pomocí nich určíme čas $t_1$, kdy těleso „vjede“ do měřeného úseku, a čas $t_2$, kdy z něj „vystoupí“. Velikost průměrné rychlosti opět spočítáme z definice $v_{\mathrm{p}}=d/(t_2-t_1)$.

Postup: Připravte si nakloněnou rovinu a umístěte na ni dvě optické závory připojené k počítači (viz schéma experimentu).

Uvolněte kuličku bez počáteční rychlosti z místa A na nakloněné rovině (vzdálenost $l$ je konstantní) a pomocí optických závor určete průměrnou rychlost kuličky na vzdálenosti $d$. Při opakování experimentu změňte vzdálenost $d$ mezi závorami a opět vypočítejte průměrnou rychlost.

Otázky:

1. Jak se mění velikost průměrné rychlosti v závislosti na vzdálenosti $d$ mezi závorami?
2. Co z toho můžeme usoudit o pohybu kuličky?
3. Jakou máme tedy volit vzdálenost $d$ při měření průměrné rychlosti?
4. Když bude tato vzdálenost velmi malá, co můžeme říci o časech $t_1$ a $t_2$?
5. Můžeme změřit průměrnou rychlost kuličky za použití jedné optické závory?