Сүүдэр хайгч болох нарны хавтан: 7 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

Физик болон бусад шинжлэх ухаанд механик хөдөлгөөнийг тодорхойлоход ашигладаг үндсэн хэмжигдэхүүн бол хурд юм. Үүнийг хэмжих нь туршилтын ангиудад давтагдах үйл ажиллагаа байсаар ирсэн. Би ихэвчлэн видео камер, TRACKER програм ашиглан оюутнуудынхаа хамт тодорхой объектуудын хөдөлгөөнийг судалж үздэг. Бидэнд тулгарсан нэг бэрхшээл бол: харьцангуй өндөр хурдтай хөдөлдөг объектууд видео жаазанд бүдгэрч харагддаг бөгөөд энэ нь програм хангамжийн тусламжтайгаар хийсэн хэмжилтүүдэд тодорхой бус байдлыг бий болгодог. Харьцангуй өндөр хурдаар объект судлах хамгийн түгээмэл арга, хэрэгслийг хронографтай хослуулсан DOPPLER эффект ба оптик мэдрэгч дээр суурилдаг.

Одоогийн зааварчилгаанд би нарны зай, осциллограф ашиглан объектын дундаж хурдыг хэмжих туршилтын өөр аргыг ашиглаж байна. Энэ нь физик (сонгодог механик) хичээлийн лабораторийн хичээлд, ялангуяа орчуулгын механик хөдөлгөөний кинематик хичээлд хэрэглэгддэг. Санал болгож буй арга, түүний туршилтын хэрэглээ нь төгсөөгүй болон төгсөгчдөд зориулсан физикийн хичээлийн бусад туршилтын даалгаварт хүчтэй хэрэглэгддэг. Үүнийг мөн эдгээр агуулгыг судалж буй бусад шинжлэх ухааны хичээлүүдэд ашиглаж магадгүй юм.

Хэрэв та онолын суурийг богиносгож, туршилтын аппаратын бүтэц, хэмжилтийг хэрхэн яаж хийх, шаардлагатай материал, миний дизайны зураг руу шууд орохыг хүсвэл 6 -р алхам руу шууд орно уу.

Алхам 1: Зарим онол:

"Хурд" гэдэг нь тодорхой хугацааны интервалд объектын туулсан замыг хэлдэг. Хурд бол скаляр хэмжигдэхүүн, өөрөөр хэлбэл хурдны векторын хэмжээ бөгөөд энэ нь байрлал өөрчлөгдөх чиглэлийг шаарддаг. Бид энэхүү хэмжигдэхүүнээр хурдыг хэмжих талаар ярих боловч дундаж хурдыг хэмжих болно.

Алхам 2: Нарны хавтангаар хурдыг хэмжих үү?

Нарны хавтан нь фотоэлектрик эффектийн зарчмаар ажилладаг төхөөрөмж бөгөөд хэлхээнд цахилгаан гүйдэл дамжуулах үндсэн үүрэг юм. Жишээлбэл, нарны хавтанг тодорхой төрлийн цаг ажиллуулах, бүх төрлийн батерейг цэнэглэх, мөн нийтийн сүлжээнд зориулагдсан хувьсах гүйдлийн системд болон гэрт ашигладаг. Өргөдөлүүд нь маш олон бөгөөд зах зээл дээрх үнэ нь улам бүр сэтгэл татам болж, тогтвортой хөгжилд хувь нэмрээ оруулж байгаа нь гайхалтай юм.

Энэхүү технологийг хөгжүүлсний ачаар бид үүнийг олон төхөөрөмжөөс олж болно, жишээлбэл, миний харуулсан төхөөрөмжийг миний хадгалсан хямд гар чийдэнгээс гаргаж авсан бөгөөд одоо шинэ хэрэглээтэй болсон.

Энэ зарчим нь үндсэн юм. Самбар дээр гэрэл тусах нь түүний терминал дахь цахилгаан потенциал (хүчдэл) -ийн зөрүүг үүсгэдэг. Вольтметрийг холбоход үүнийг шалгахад хялбар байдаг. Энэхүү потенциалын ялгаа нь хэрэглэгчийн төхөөрөмжийг холбох үед цахилгаан гүйдлийн эргэлтийг хариуцдаг, жишээлбэл цахилгаан эсэргүүцэл. Хэлхээний "эсэргүүцэл" ба хавтангийн шинж чанараас хамааран их эсвэл бага гүйдэл дамжуулах болно. Энэ гүйдэлтэй холбогдуулан хэрэглэгчийг холбосны дараа нарны хавтангийн терминал дээр хүчдэлийн уналт ажиглагдах болно, гэхдээ хэрэв эсэргүүцэл нь тогтмол хэвээр байвал гэрэлтүүлгийн шинж чанар нь хэвээр байвал хүчдэл тогтмол байх болно. Вольтметр нь ерөнхийдөө өндөр эсэргүүцэлтэй байдаг тул тэд хэмждэг хүчдэлд маш бага нөлөөлдөг. Гэхдээ гэрэлтүүлэг өөрчлөгдөх юм бол яах вэ ?, тэгвэл хүчдэл өөрчлөгдөх бөгөөд энэ бол бидний ашиглах хувьсагч юм.

Дүгнэж хэлэхэд:

• Нарны хавтанг гэрэлтүүлэх үед түүний терминал дээр вольтметрээр хэмжих хүчдэлийг харуулдаг.

• Хэрэв хэлхээний эсэргүүцэл ба гэрэлтүүлгийн шинж чанарыг тогтмол байлгавал хүчдэл өөрчлөгдөхгүй (фотоэлектрик эффект үүсэхийн тулд самбарын мэдрэмтгий спектрт байх ёстой).

• Гэрэлтүүлгийн аливаа өөрчлөлт нь хүчдэлийн хэлбэлзэлд хүргэж, дараа нь туршилтын явцад объектын хурдыг олж авахад ашиглах болно.

Өмнөх дүрмүүд дээр үндэслэн дараахь санааг гаргаж болно.

Нарны хавтан дээр хөдөлж буй объектын сүүдэр нь түүний төгсгөлийн хүчдэлийг бууруулахад хүргэдэг. Багасгахад шаардагдах хугацааг тухайн объект хөдөлж буй дундаж хурдыг тооцоолоход ашиглаж болно.

Алхам 3: Анхны туршилт

Өмнөх видеон дээр өмнөх санааг үндэслэсэн зарчмуудыг туршилтаар харуулсан болно.

Зураг дээр осциллографаар зурсан хүчдэлийн хэлбэлзэл үргэлжлэх хугацааг харуулав. Гох функцийг зөв тохируулснаар та өөрчлөлтийн явцад өнгөрсөн хугацааг хэмжих графикийг олж авах боломжтой. Жагсаалтаар хэлбэлзэл нь ойролцоогоор 29.60 мс байв.

Үнэн хэрэгтээ туршилтын самбарын төсөл нь цэгийн объект биш, хэмжээсүүдтэй байдаг. Баллуурны зүүн үзүүр нь нарны хавтан дээр сүүдрээ тусгаж эхэлснээр хүчдэлийг хамгийн бага хэмжээнд хүртэл бууруулж эхэлдэг. Баллуур холдож, самбарыг дахин нээж эхлэхэд хүчдэл нэмэгдэх болно. Хэмжсэн нийт хугацаа нь сүүдрийг бүхэлд нь тойрон гарах цагтай тохирч байна. Хэрэв бид объектын уртыг хэмжвэл (энэ нь тодорхой анхаарал тавьдаг бол түүний сүүдрийн проекцтэй тэнцүү байх ёстой) үүнийг самбарын идэвхтэй бүсийн урттай нэмж хүчдэлийн хэлбэлзэл үргэлжилсэн хугацааны хооронд хуваана. Дараа нь бид тухайн объектын дундаж хурдыг авах болно. Хурд хэмжих объектын урт нь самбарын идэвхитэй бүсээс тоон үзүүлэлтээр илүү байвал самбарыг хэмжилтийн явцад мэдэгдэхүйц алдаа гаргахгүйгээр цэгийн объект гэж үзэж болно (энэ нь объектын уртыг уртыг нь нэмэхгүй гэсэн үг юм)..

Тооцоолол хийцгээе (зураг харна уу)

Алхам 4: Энэ аргыг хэрэглэхийн тулд зарим урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээг харгалзан үзэх шаардлагатай

• Нарны хавтанг туршилтын зураг төсөлд тусгасан гэрлийн эх үүсвэрээр гэрэлтүүлж, бусад гэрлийн эх үүсвэрүүд нөлөөлөхөөс аль болох зайлсхийх ёстой.

• Гэрлийн туяа нарны хавтангийн гадаргуу дээр перпендикуляр тусах ёстой.

• Объект нь сайн тодорхойлогдсон сүүдрийг проект хийх ёстой.

• Самбарын гадаргуу ба хөдөлгөөний чиглэлийг агуулсан хавтгай нь зэрэгцээ байх ёстой.

Алхам 5: Ердийн дасгал

1 метрийн өндрөөс унаж буй бөмбөгний хурдыг тодорхойлж, ino speed cero -ийг анхаарч үзээрэй.

Хэрэв бөмбөг чөлөөтэй унах юм бол энэ нь маш энгийн: зургийг үзнэ үү

Бодит нөхцөлд агаарт үрэлтийн нөлөөгөөр өмнөх утга нь бага байж болно. Үүнийг туршилтаар тодорхойлъё.

Алхам 6: Туршилтын дизайн, бүтээн байгуулалт, гүйцэтгэл:

• Нарны зайны идэвхитэй хэсэгт хуванцар хоолой наа. • Нарны хавтангийн терминал руу шинэ гагнуур оруулдаг тул хуурамч холбоо барихаас зайлсхийдэг.

• Нарны хавтангийн хоолойн угсралтын тулгуурыг хэвтээ байдлаар барих боломжтой болгох.

• Гар чийдэн эсвэл бусад гэрлийн эх үүсвэрийг өөр тулгуур дээр байрлуулснаар ялгарах гэрлийн проекц нарны хавтан руу перпендикуляр тусна.

• Нарны хавтан дээр гэрэл тусах үед тэгээс их тогтмол хүчдэлийн утга бүртгэгддэгийг мултиметрээр шалгаарай.

• Нарны хавтангийн хоолойн угсралтыг дэнлүүний урд талд байрлуулж, хурдыг нь хэмжихийг хүссэн объектоос илүү том зай үлдээгээрэй. Нарны хавтангаас гэрлийн эх үүсвэр (гар чийдэн) аль болох хол байлгахыг хичээ. Хэрэв дэнлүүний гэрлийг ганц л гэрлээр бүтээвэл илүү сайн.

• Нарны зайны төвөөс дээш нэг метрийн зайд хэмжиж саваа, хана эсвэл үүнтэй төстэй зүйлээр тэмдэглэнэ.

• Осциллографын датчикийг туйлшралаа хүндэтгэн нарны зайны төгсгөлд холбоно.

• Осциллограф дээр TRIGGER сонголтыг зөв тохируулаарай, ингэснээр самбар дээрх сүүдэр өнгөрөх үед хүчдэлийн бүх өөрчлөлтийг бичиж болно. Миний хувьд цагийн хуваагдал нь 5 м, масштабын хүчдэлийн хуваагдал нь 500 мВ байв. Тэг хүчдэлийн шугамыг бүхэлд нь тохируулахын тулд доош нь тохируулах шаардлагатай байв. Гох босгыг анхны тогтмол хүчдэлийн доор байрлуулсан болно.

• Объектын болон самбарын идэвхтэй бүсийн уртыг хэмжиж, тэдгээрийг нэмж хурдыг тооцоолохын тулд бичнэ үү.

• Биеийг 1м -ийн өндрөөс унагаж, сүүдэр нь дэнлүүгээр тусгасан гэрлийн цацрагийг тасалдуулна.

• Хүчдэлийн хэлбэлзлийн хугацааг осциллографын курсороор цаг хугацааны хэмжүүрээр хэмжинэ.

• Өмнө хийсэн уртын нийлбэрийг осциллографт хэмжсэн хугацааны хооронд хуваана.

• Үнэ цэнийг онолын тооцоотой харьцуулж, дүгнэлтэнд хүрэх (хэмжилтэнд алдаа гаргаж болзошгүй хүчин зүйлсийг харгалзан үзэх).

Үр дүнг олж авсан: зургийг үзнэ үү

Алхам 7: Туршилтын зарим тэмдэглэл:

• Олсон үр дүн нь онолтой нийцэж байгаа нь зөв юм шиг санагдаж байна.

• Энэхүү туршилтанд зориулж сонгосон объект нь тийм ч тохиромжтой биш, би үүнийг илүү сайн тодорхойлсон сүүдрийг төсөөлж чадахуйц, намрын үеэр эргэлт хийхгүй байхын тулд тэгш хэмтэй бусадтай давтахаар төлөвлөж байна.

• Самбар хоолой ба дэнлүүг тус тусад нь ширээн дээр байрлуулж, хоосон зай үлдээх нь хамгийн тохиромжтой байх болно.

• Туршилтыг хэд хэдэн удаа давтаж, хэмжилт хийх явцад гарч болзошгүй алдааны шалтгааныг хянахыг оролдож, илүү найдвартай үр дүнд хүрэхийн тулд статистикийн аргуудыг ашиглах ёстой.

Энэхүү төслийн материал, багаж хэрэгслийн санал: Хэдийгээр ямар ч дижитал осциллограф, гэрлийн эх үүсвэр, нарны зай хураагуур ажиллах боломжтой гэдэгт би итгэдэг ч гэсэн миний ашигладаг төхөөрөмжүүд энд байна.

ОСИЛЛОСКОПИЙН ИДЭВХТЭЙ

НАРНЫ ХАВТАН

ТОРЧ

Миний төсөлд ашигладаг бүх материал, багаж хэрэгслийг Ebay -ээр дамжуулан худалдаж авах боломжтой. Хэрэв та доорх линк дээр дарж худалдан авалт хийвэл та жижиг комисс авахад хувь нэмрээ оруулах болно.

EBAY.com

Би таны сэтгэгдэл, асуулт, саналыг хүлээж байх болно.

Баярлалаа, дараагийн төслүүдээ үргэлжлүүлээрэй.