Onderzoek naar bewegingen

Als een voorwerp zich beweegt, dan wil dit zeggen dat dit voorwerp zich verplaatst.

Om de beweging te bestuderen gaat men kijken waar het voorwerp zich op welk tijdstip bevindt.

Voor langzame bewegingen zijn een liniaal/rolmaat en een stopwatch voldoende.

Tijd (min)

Afstand(cm)

0 0,0

2 12,0

4 12,0

8 24,0

16 48,0

20 48,0

24 54,0

30 63,0

v.b. De beweging van een slak

tijd (min)

afstand(cm)

Echter zijn bij veel bewegingen de plaatsveranderingen zo snel, dat je een stopwatchen een liniaal of rolmaat niet kunt gebruiken.

vallende voorwerpen,v.b. optrekkende scooter, Slinger, een punt op een ronddraaiende schijf

We zullen dus meetinstrumenten moeten gebruiken waarbij je op veel verschillende kortopeenvolgende tijdstippen de positie kan bepalen.

I Stroboscoop met fotocamera

II Videocamera met computer

III Ultrasone plaatssensor met computer

IV Lasergun

I Stroboscoop met fotocamera

Een stroboscoop is een flitslamp, waarvan je het aantal flitsenper seconde kunt instellen (frequentie).

Ze worden ook vaak bij disco’s en concerten gebruikt

In combinatie met een camera kan men(snelle) bewegingen bestuderen.

Men laat in een verduisterde ruimte het voorwerp bewegen en op de achtergrondplaatst men een liniaal.

We stellen de stroboscoop in op een geschikte frequentie (aantal flitsen per seconde)en registreren met een fotocamera, welke een grote sluitertijd heeft, de beweging.

Als de frequentie 20 Hz is dan, betekent dit 20 flitsen per seconde.

De tijd tussen 2 flitsen is dan 1/20 s = 0.05 s

Zo kan men per 0.05 s de positie van de golfbal bepalen

II Videocamera met computer

De digitale opname laad je in eenspeciaal videoprogramma.Je markeert op ieder beeldje eenvast punt van het voorwerp.Het programma kan dan plaats aantijdstip koppelen.Het programma kan dan b.v. een plaats-tijd diagram maken

afstand (m)

tijd (s)

1.5 m

1.5 m

III Ultrasone plaatssensor met computer

Een ultrasone plaatssensor werkt met een geluisbron en een ontvanger.

Het geluid wat gemaakt wordt is zo hoog, dat niet hoorbaar voor de mens. (ultrasoon)

De geluidsbron produceert kortdurende pulsen welke door het voorwerp teruggekaatst worden.

De ontvanger (zit bij de geluidsbron) registreert de verstreken tijd tussen het verzenden en het ontvangen.

Met behulp van de geluidssnelheid kan dan de afstand tot de zender berekend worden.

De tijdsafstand tussen de pulsen is enkele tienden van een seconde.

Deze gegevens kunnen door een computer verwerkt worden tot b.v. een plaats-tijd diagram.

geluidsbron

ontvanger

IV Lasergun

De werking van een lasergun is te vergelijken met de werking van een ultrasone plaatssensor.

Echter wordt hier geen geluid, maar infrarood licht gebruikt

De geluidssnelheid is “slechts” 3,43102 m.s-1

De lichtsnelheid (infrarood) is 3,00108 m.s-1

Hier worden 2 pulsen licht zeer kort achter elkaar gegeven. De ingebouwde computer rekentuit welke 2 afstanden bij de pulsen horen en deelt dit door de tijd tussen de pulsen.De snelheid is binnen enkele seconden gemeten.