Фізико-математична освіта (Apr 2021)
ВИЗНАЧЕННЯ ВЕЛИЧИНИ КОЕФІЦІЄНТА ВІДНОВЛЕННЯ ПРИ ЗІТКНЕННІ ТІЛ: ПЕРЕВІРКА ГІПОТЕЗИ НЬЮТОНА
Abstract
Розроблена методика проведення лабораторної роботи з фізики, яка використовує смартфон як вимірювальний комплекс для визначення величини коефіцієнта відновлення швидкості при падінні кульки на поверхню плити. Виконана перевірка гіпотези Ньютона щодо незалежності величини коефіцієнта від швидкості. Формулювання проблеми. Під час пандемії, коли пересування студентів обмежено, виконувати очно лабораторні роботи з фізики стає неможливим. Тому вкрай важливо забезпечити студентів методичною та інструментальною підтримкою для проведення лабораторних робіт дистанційно. Матеріали і методи. Поставлена проблема вирішувалася за допомогою розроблених мініатюрних мобільних дослідницьких установок у стилі технології BYOD. Методологічно робота базувалася на відомих законах механіки. Основні науково-практичні результати отримані з використанням реєстрації звука смартфоном під час зіткнення кульки з плитою, відео реєстрації траєкторії руху за допомогою смартфону в режимі slow motion, осцилографування тривалості удару. Результати. Основним результатом роботи є розроблення мініатюрної дослідницької установки та методики її використання для дистанційного проведення лабораторної роботи "Визначення величини коефіцієнта відновлення швидкості при зіткненні тіл". Доведено, що гіпотеза Ньютона щодо незалежності величини коефіцієнта відновлення від швидкості падаючої на плиту кульки спростована. При швидкостях, менших 0,5 м/с значення коефіцієнта відновлення швидкості збільшується. Висновки. Метод відео реєстрації в режимі “slow motion” дозволяє прослідкувати за допомогою смартфона залежність коефіціента відновлення від швидкості для кульок, виготовлених з різних матеріалів: скла, сталі, полібутадієна, пластмаси до величини . Звуковим методом найбільш стабільні результати можна отримати, якщо використовувати тенісні кульки діаметром 40 мм. Порівняння звукового методу з одночасною відеореєстрацією падіння тенісної кульки на стальну пліту довело, що результати узгоджуються і оба методи дають однакову величину коефіціента відновлення: . Спостерігається постійне перевищення висоти звуковим методом на величину 1-3 мм від фактичного, а висоти менше 15-20 мм не реєструються.
Keywords
