Εικονικό εργαστήριο - Α.Δ.Ο και υπολογισμός άγνωστης μάζας

 Σε αυτό το εικονικό εργαστήριο γίνεται μια προσπάθεια το εργαστήριο να γίνει στην οθόνη του υπολογιστή χωρίς φύλλο εργασίας. Το εργαστήριο αποτελείται από 2 πειράματα

 

1ο Πείραμα - Επιβεβαίωση της Α.Δ.Ο.

Σε ένα οριζόντιο επίπεδο υπάρχουν δύο οχήματα μάζας 0,6kg και το καθένα μπορεί να φορτώνεται με επιπλέον μάζες των 0,6kg. Το ένα όχημα έχει ελατήριο το οποίο συμπιέζεται, κλειδώνει και απελευθερώνεται με ένα χτύπημα. Αν τα 2 οχήματα βρίσκονται σε επαφή, τότε με την απελευθέρωση του ελατηρίου, τα οχήματα κινούνται προς τις αντίθετες κατευθύνσεις έως ότου σταματήσουν στα εμπόδια που έχουν τοποθετηθεί στα άκρα του επιπέδου.  

Εάν Ισχύει η Α.Δ.Ο. θα πρέπει να ισχύει: 

Αν τα οχήματα φθάσουν ταυτόχρονα στα άκρα του επιπέδου, τότε κινούνται για τον ίδιο χρόνο t και ισχύει: 

 Το συμπέρασμα είναι ότι αν ισχύει η σχέση (2) τότε θα ισχύει και η Α.Δ.Ο.

Ο μαθητής κάνει τα εξής:

  • αρχικά επιλέγει την ομάδα του (από 1 έως 25) (είτε θα είναι μόνος του είτε με έναν άλλο συμμαθητή του)
  • χρησιμοποιεί οχήματα με διαφορετική συνολική μάζα και προσπαθεί να βρει τη θέση στην οποία με την απελευθέρωση του ελατηρίου τα οχήματα θα φθάσουν ταυτόχρονα στα άκρα του επιπέδου.
  • μετράει με τον χάρακα τις αποστάσεις x1 και x2 
  • συμπληρώνει τον Πίνακα Τιμών 
  • Το πρόγραμμα υπολογίζει τα γινόμενα m1x1 και m2x2.
  • Ο μαθητής διαπιστώνει (μικρές) αποκλίσεις στα γινόμενα m1x1 και m2x2  (το πρόγραμμα επίσης υπολογίζει αυτήν την απόκλιση)

Τέλος ο μαθητής παίρνει μια εικόνα της οθόνης του υπολογιστή (με PrintScreen ή Win+Shift+S), την επεξεργάζεται σε ένα πρόγραμμα ζωγραφικής και τη στέλνει στον καθηγητή.

2ο Πείραμα - Υπολογισμός μια άγνωστης μάζας Μ που έχει φορτωθεί στο 2ο όχημα

Εάν τα οχήματα φθάνουν ταυτόχρονα στα άκρα ισχύει η σχέση (2) η οποία τώρα γράφεται ως εξής: 

Εάν μεταβάλουμε τη μάζα του 1ου οχήματος τότε αυτή είναι ανάλογη του πηλίκου x2/x1.

Η γραφική παράσταση m1 - x2/xθα δώσει μια ευθεία που η κλίση της τα είναι ίση με m2+M.

 

Ο μαθητής κάνει τα εξής:

  •  αρχικά επιλέγει την ομάδα του (από 1 έως 25)  όπως στο πείραμα 1
  • επιλέγει τη μάζα  του 1ου οχήματος (το δεύτερο είναι φορτωμένο με την άγνωστη μάζα M) και προσπαθεί να βρει τη θέση των οχημάτων στην οποία όταν απελευθερωθεί το ελατήριο αυτά φθάνουν ταυτόχρονα στα δύο εμπόδια
  • μετράει με τον χάρακα τις αποστάσεις x1 και x2 
  • συμπληρώνει τον Πίνακα Τιμών με τα m1, x1 και x2 (το πρόγραμμα υπολογίζει τον λόγο  x2/x1)
  • εμφανίζει τα 5 σημεία στη γραφική και τα τοποθετεί στις κατάλληλες θέσεις
  • εμφανίζει την ευθεία και την ρυθμίζει να περνάει από πάνω ή ανάμεσα από τα σημεία
  • εμφανίζει το τρίγωνο κλίσης και υπολογίζει την κλίση της ευθείας που είναι η μάζα m2+M
  • υπολογίζει τη μάζα Μ και τη γράφει στο πρόγραμμα.

Τέλος ο μαθητής παίρνει μια εικόνα της οθόνης του υπολογιστή (με PrintScreen ή Win+Shift+S), την επεξεργάζεται σε ένα πρόγραμμα ζωγραφικής και τη στέλνει στον καθηγητή.

Η προσομοίωση του εργαστηρίου είναι: Εικονικό εργαστήριο Α.Δ.Ο. - υπολογισμός άγνωστης μάζας

Πρόσθετες Πληροφορίες