Tento Java aplet simuluje pokus na vzduchovej dráhe, ktorý sa používa k demonštrácii 2. Newtonovho zákona a rovnomerne zrýchleného priamočiareho pohybu . Gravitačné zrýchlenie predpokladáme 9,81 m/s².

V istých hraniciach je možné hmotnosť vozíka vzduchovej dráhy, hmotnosť zaveseného závažia a dokonca možno brať do úvahy brzdenie (červená brzda) a teda zadať i koeficient šmykového trenia.

Pred každým meraním musíte ťahom myši nastaviť polohu svetelnej závory (SZ), ktorá ovláda digitálne stopky. V priebehu experimentu v s-t grafe (závislosť dráhy na čase) vyznačuje priebeh červeného bodu tvar tejto závislosti. Akonáhle vozík vzduchovej dráhy minie SZ, zastavia sa stopky a je pripravená k uloženiu dvojice hodnôt s a t. Tlačidlom Zapísať hodnoty nielen uložíte tieto hodnoty do tabuľky dole na zelenom paneli, ale i vynesiete do grafu. Posuňte SZ a pokus zopakujte. Po nameraní aspoň 5 hodnôt môžete experimentálne hodnoty v grafe preložiť teoretickú krivku (tlačidlo Vložiť krivky). V aplete vystupujú nasledovné fyzikálne veličiny:
a ... zrýchlenie,
m ... hmotnosť zaveseného závažia,
g ... gravitačné zrýchlenie,
m ... koeficient šmykového trenia,
M ... hmotnosť vozíka.

Prosím počkajte na celkové načítanie apletu.

1. úloha:
Pomocou apletu overte, že pohyb vozíka vplyvom konštantnej sily bude rovnomerne zrýchlený.

Nastavte nasledujúce počiatočné podmienky: Hmotnosť m = 1 g, M = 100 g, Koeficient šmykového trenia m = 0 a svetelnú závoru (SZ) postupne do nasledujúcich polôh: s₁ = 0,11 m, s₂ = 0,21 m, s₃ = 0,31 m, s₄ = 0,41 m, s₅ = 0,51 m, s₆ = 0,61 m (jej hodnota je priamo znázorňovaná v aplete s = 0, t = , a = ). Pri každej polohe SZ spusťte meranie tlačidlom Start a pozorujte hodnotu zrýchlenia. Po ukončení pohybu stlačte Zapísať hodnoty. Posuňte SZ do novej polohy a zopakujte meranie postupne pre všetky hodnoty SZ. Po odmeraní všetkých polôh SZ stlačte Vložiť krivky.

Na vozík pôsobí ťahová sila F, ktorá sa rovná tiaži G, ktorou pôsobí zavesené závažie na niť: F = G = mg. Z tohto vzťahu vyplýva, že ťahová sila pôsobiaca na vozík počas pohybu je konštantná (m, g - konš.). Po uvoľnení sa vozíček pohybuje zrýchleným pohybom. Z 2. Newtonovho zákona pre silu F = (M + m)a, potom zrýchlenie bude dané vzťahom

a jeho hodnota bude konštantná (všimni si to pri meraní, jej hodnota pri daných počiatočných podmienkach je 0,097 m/s²). Z grafickej závislosti s = s(t) vyplýva, že dráha vozíka bude časťou paraboly, ktorá prechádza počiatkom súradnicového systému s konštantným zrýchlením a = 2s / t². Grafická závislosť s(t) = 1/2 at² je grafom dráhy rovnomerne zrýchleného priamočiareho pohybu.

Pozri ešte: Ak neviete aká je grafická závislosť pre dráhu, rýchlosť a zrýchlenie telesa pri rovnomerne zrýchlenom priamočiarom pohybe pozrite nasledujúci aplet.

2. úloha:
Overte vplyv sily (brzdenia) na pohyb vozíka.

Nastavt enasledujúce počiatočné podmienky: Hmotnosť m = 1 g, M = 100 g, Koeficient šmykového trenia m = 0,002 a svetelnú závoru (SZ) postupne do nasledujúcich polôh: s₁ = 0,11 m, s₂ = 0,21 m, s₃ = 0,31 m, s₄ = 0,41 m, s₅ = 0,51 m, s₆ = 0,61 m (jej hodnota je priamo znázorňovaná v aplete s = 0, t = , a = ). Pri každej polohe SZ spusťte meranie tlačidlom Start a pozorujte hodnotu zrýchlenia. Po ukončení pohybu stlačte Zapísať hodnoty. Posuňte SZ do novej polohy a zopakujte meranie postupne pre všetky hodnoty SZ. Po odmeraní všetkých polôh SZ stlačte Vložiť krivky. Porovnajte hodnotu zrýchlenia s hodnotou zrýchlenia v predchádzajúcej úlohe ( a = 0,097 ms^-2). Ktoré je väčšie? Prečo? Ako na túto hodnotu vplýva trecia sila?

Ak pri pohybe vozíka budeme brať do úvahy aj vplyv trecej sily ( F_t = mMg), ktorá pôsobí proti pohybu vozíka, z 2. Newtonovho zákona dostaneme: F = G - F_t, kde F = (M + m)a a G = mg, úpravou pre zrýchlenie

vozík bude opäť vykonávať rovnomerne zrýchlený priamočiary pohyb s nulovou počiatočnou rýchlosťou a s konštantným zrýchlením.

URL: http://www.walter-fendt.de/ph14cz/n2law_cz.htm
© Walter Fendt, December 23, 1997
© Překlad do češtiny: Miroslav Panoš, Gymnázium J. Vrchlického, Klatovy
© Preklad do slovenčiny a vytvorenie úloh: Zuzana Gibová
Last modification: December 1, 2005