SOLARNA PLOČA KAO SNIJENJE: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Osnovna veličina koja se koristi u fizici i drugim naukama za opis mehaničkog kretanja je brzina. Mjerenje je ponavljajuća aktivnost u eksperimentalnim razredima. Obično koristim video kameru i softver TRACKER za proučavanje kretanja određenih objekata sa svojim učenicima. Jedna poteškoća koju smo iskusili je: objekti koji se kreću relativno velikom brzinom pojavljuju se zamućeni u video okvirima, što unosi nesigurnosti u mjerenja napravljena softverom. Najčešće metode i instrumenti za proučavanje objekata relativno velikom brzinom temelje se na DOPPLER efektu i optičkim senzorima povezanim s kronografom.

U ovom INSTRUCTABLE I pristupam alternativnoj eksperimentalnoj metodi za mjerenje prosječne brzine objekta uz upotrebu solarne ploče i osciloskopa. Primjenjivo je na laboratorijskim satima iz predmeta Fizika (klasična mehanika), posebno u temi: Kinematika mehaničkog kretanja prijevoda. Predložena metoda i njezina eksperimentalna primjena snažno su primjenjivi na druge eksperimentalne zadatke unutar discipline Fizika za one koji nisu diplomirali i diplomirali. Možda se koristi i u drugim naučnim predmetima na kojima se proučavaju ovi sadržaji.

Ako želite skratiti teorijske osnove i izravno pristupiti konstrukciji eksperimentalnog aparata, načinu izvođenja mjerenja, potrebnim materijalima i slikama mog dizajna, idite izravno na korak 6.

Korak 1: Neke teorije:

"Brzina" je poznata kao udaljenost koju objekt pređe u određenom vremenskom intervalu. Brzina je skalarna veličina, to je veličina vektora brzine koja također zahtijeva smjer u kojem se događaju promjene položaja. U ovom UPUTSTVU ćemo govoriti o mjerenju brzine, ali zaista ćemo mjeriti prosječnu brzinu.

Korak 2: Mjerenje brzine pomoću solarne ploče?

Solarni paneli su uređaji koji rade po principu fotoelektričnog efekta i čija je glavna funkcija cirkulirati električnu struju u krugovima u kojima se koriste. Na primjer, solarni paneli se koriste za rad s određenim vrstama satova, za punjenje svih vrsta baterija, također u sistemima za izmjeničnu struju za javnu mrežu i u domovima. Primjena je mnogo, cijena na tržištu postaje sve atraktivnija i doprinosi održivom razvoju koji je odličan.

Zbog razvoja ove tehnologije koju smo iskusili, nalazimo je u mnogim uređajima, na primjer, onaj koji vam pokazujem izvučen je iz jeftine svjetiljke koju sam spremio i sada ima novu upotrebu.

Princip je osnovni. Kada se svjetlo projicira preko ploče, to uzrokuje razliku u električnom potencijalu (naponu) na njegovim stezaljkama. Kada je priključen voltmetar, to se lako može provjeriti. Ova razlika u potencijalu odgovorna je za cirkulaciju električne struje kada je priključen potrošački uređaj, na primjer, električni otpor. Ovisno o "impedanciji" kola i karakteristikama ploče, cirkulirat će više ili manje struje. U odnosu na ovu struju, na priključcima solarnog panela će se osjetiti pad napona nakon što se potrošač priključi, ali ako impedancija ostane konstantna, napon se održava konstantnim sve dok su i karakteristike osvjetljenja. Voltmetri općenito imaju visoku impedanciju pa će vrlo malo utjecati na napon koji se mjeri s njima. Ali što će se dogoditi ako se osvjetljenje promijeni ?, promijenit će se i napon, a to je varijabla koju ćemo koristiti.

Rezimirajući:

• Solarni panel kada svijetli prikazuje napon na svojim stezaljkama koji se može mjeriti voltmetrom.

• Napon se ne mijenja ako se impedancija kola i karakteristike osvjetljenja drže konstantnim (mora biti u osjetljivom spektru ploče da bi došlo do fotoelektričnog efekta).

• Svaka promjena osvjetljenja dovest će do promjene napona, varijable koja će se kasnije koristiti za dobijanje brzine objekata u eksperimentima.

Na osnovu prethodnih odredbi mogla bi se formulirati sljedeća ideja:

Projicirana sjena objekta, koja se kreće po solarnoj ploči, uzrokovat će smanjenje napona na terminalu. Vrijeme potrebno za smanjenje može se koristiti za izračunavanje prosječne brzine kretanja tog objekta.

Korak 3: Početni eksperiment

U prethodnom videu eksperimentalno su prikazani principi na kojima se zasniva prethodna ideja.

Na slici je prikazano vrijeme trajanja varijacije napona koje je iscrtano osciloskopom. Pravilnim konfiguriranjem funkcije okidača možete dobiti grafikon na koji možemo izmjeriti proteklo vrijeme tijekom varijacije. U demonstraciji je varijacija bila približno 29,60 ms.

Zapravo, nacrt ploče u eksperimentu nije tačkasti objekt, već ima dimenzije. Lijevi kraj gumice počinje projicirati svoju sjenu na solarnu ploču i posljedično počinje smanjivati napon na minimalnu vrijednost. Kad se gumica odmakne i ploča ponovo počne otkrivati, vidi se porast napona. Ukupno izmjereno vrijeme odgovara vremenu koje je projekciji sjene trebalo proći kroz cijeli panel. Ako mjerimo duljinu objekta (koja bi trebala biti jednaka projekciji njegove sjene ako uzmemo određene brige), zbrajamo je s duljinom aktivne zone ploče i dijelimo je s vremenom u kojem je varirala napon, tada ćemo dobiti prosjek brzine tog objekta. Kada je dužina objekta za mjerenje njegove brzine kvantitativno veća od aktivne zone panela, panel se može smatrati tačkastim objektom bez unošenja značajne greške u mjerenja (to znači ne dodavati njegovu dužinu dužini objekta).

Napravimo neke proračune (vidi sliku)

Korak 4: Za primjenu ove metode potrebno je uzeti u obzir neke mjere opreza

• Solarni panel mora biti osvijetljen izvorom svjetlosti predviđenim u eksperimentalnom dizajnu, izbjegavajući što je više moguće druge izvore svjetlosti koji na njega utiču.

• Svjetlosni zraci moraju udariti okomito na površinu solarnog panela.

• Objekt mora projicirati dobro definiranu sjenu.

• Površina ploče i ravnina koja sadrži smjer kretanja moraju biti paralelne.

Korak 5: Tipična vježba

Odredite brzinu pada loptice s visine od 1 m, uzmite u obzir početnu brzinu cero.

Ako lopta padne u slobodnom padu, vrlo je jednostavno: pogledajte sliku

U stvarnim uvjetima prethodna vrijednost može biti niža zbog djelovanja trenja s zrakom. Odredimo to eksperimentalno.

Korak 6: Dizajn, konstrukcija i izvođenje eksperimenta:

• Zalijepite plastičnu cijev na aktivno područje solarne ploče. • Lemite nove žice na stezaljke solarne ploče kako biste izbjegli lažne kontakte.

• Napravite nosač za sklop solarne ploče-cijevi tako da se može držati vodoravno.

• Postavite svjetiljku ili neki drugi izvor svjetlosti na drugu podlogu tako da projekcija emitirane svjetlosti pogodi solarnu ploču okomito.

• Multimetrom provjerite da li se pri padu svjetla na solarnu ploču bilježi konstantna vrijednost napona veća od nule.

• Postavite sklop cijevi solarne ploče na prednju stranu svjetiljke, ostavljajući veći razmak od objekta čiju brzinu želite mjeriti. Pokušajte držati što je moguće dalje izvor svjetla (svjetiljku) od solarne ploče. Ako svjetlo fenjera stvara jedna LED žaruljica, to bolje.

• Izmjerite od središta solarnog panela i prema gore udaljenost od jednog metra i označite ga šipkom, zidom ili slično.

• Spojite sondu osciloskopa na priključke solarne ploče, poštujući polaritet.

• Pravilno postavite opciju TRIGGER na osciloskopu, tako da se sve promjene napona mogu zabilježiti pri prolasku sjene na ploči. U mom slučaju vremenske podjele bile su 5 ms, a podjele napona na ljestvici 500 mv. Linija nultih napona morala se prilagoditi prema dolje kako bi sve varijacije odgovarale. Prag okidača postavljen je neposredno ispod početnog konstantnog napona.

• Izmjerite dužinu objekta i aktivne zone panela, dodajte ih i zapišite za izračunavanje brzine.

• Spustite telo sa visine od 1 m tako da njegova senka prekine snop svetlosti koji projicira fenjer.

• Izmjerite vrijeme promjene napona kursorom osciloskopa na vremenskoj skali.

• Podijelite zbir prethodno napravljenih dužina na vrijeme izmjereno u osciloskopu.

• Uporedite vrijednost sa teoretskim proračunima i dođite do zaključaka (uzmite u obzir moguće faktore koji unose greške u mjerenju).

Dobiveni rezultati: vidi sliku

Korak 7: Neke bilješke eksperimenta:

• Izgleda da su dobijeni rezultati tačni u skladu sa teorijom.

• Objekt odabran za ovaj eksperiment nije idealan, planiram ga ponoviti s drugima koji mogu projicirati bolje definiranu sjenu i koji su simetrični kako bi se izbjegle moguće rotacije tokom jeseni.

• Bilo bi idealno postaviti panelnu cijev i fenjer na odvojene stolove, ostavljajući slobodan prostor prema dolje.

• Eksperiment treba ponoviti nekoliko puta, pokušavajući kontrolirati moguće uzroke grešaka u mjerenjima, a statističke metode treba koristiti za dobijanje pouzdanijih rezultata.

Prijedlozi materijala i instrumenata za ovaj projekt: Iako vjerujem da bi svaki digitalni osciloskop, izvor svjetlosti i solarna ploča mogli funkcionirati, evo onih koje koristim.

ATTEN OSCILLOSCOPE

SOLARNI PANEL

TORCH

Svi materijali i alati koji se koriste u mojim projektima mogu se kupiti putem Ebaya. Ako kliknete na sljedeću vezu i obavite kupovinu, pridonijet ćete maloj proviziji.

EBAY.com

Čekat ću vaše komentare, pitanja i prijedloge.

Hvala vam i nastavite sa mojim sljedećim projektima.