Εικονικό πείραμα: Εικονικό πείραμα - Διερεύνηση της ελεύθερης πτώσης

---

Το εικονικό πείραμα δείχνει ένα χέρι που μπορεί να μετακινεί κατακόρυφα ένα σώμα, να το αφήνει ελεύθερο και αυτό να εκτελεί ελεύθερη πτώση. Καθώς το σώμα πέφτει, αφήνει στην οθόνη τα ίχνη του ανά ένα σταθερό χρονικό διάστημα Δt, το οποίο μπορεί να αλλάξει με τον αντίστοιχο δρομέα.
Το εικονικό πείραμα έχει τα πλήκτρα "έναρξη", "επαναφορά" για την εκτέλεση της προσομοίωσης.
Επίσης έχει τα πλήκτρα "αρίθμηση" και "μεγέθυνση". Με το πρώτο πλήκτρο, τα ίχνη αριθμούνται και χρωματίζονται ανά 5, με το δεύτερο πλήκτρο εμφανίζεται μία μεγέθυνση στην περιοχή των ιχνών.
Επίσης υπάρχουν δρομείς που μεταβάλλουν την μάζα του σώματος m, το ύψος h από τo οποίo αφήνεται.

Με την προσομοίωση, μπορείς:

• Να τοποθετήσεις ένα σώμα σε κάποιο ύψος από την επιφάνεια της γης, να το αφήσεις ελεύθερο, να δεις την κίνησή του καθώς και τα ίχνη που αφήνει ανά ίσο χρονικό διάστημα Δt.
• Να αλλάξεις τη μάζα του σώματος.
• Να μετρήσεις την απόσταση των ιχνών, στη μεγέθυνση.

Σημείωση: Ο χάρακας εμφανίζεται στη βασική προβολή και μπορεί να εμφανιστεί και στην μεγέθυνση. Μπορείς να τον μετακινήσεις και στην "προβολή μεγέθυνσης".

Η προσομοίωση λειτουργεί και με το πληκτρολόγιο ως εξής:

• Με το πλήκτρο "TAB" επιλέγεις τους δρομείς, το χέρι, τον χάρακα, τα πλήκτρα της προσομοίωσης, τα πλήκτρα του template (της "ανανέωσης" και της "προβολής πλήρους οθόνης").
• Τα πλήκτρα αφού τα επιλέξεις με το "ΤΑΒ", λειτουργούν με το πλήκτρο "space" (κενό) του πληκτρολογίου.
• Τους δρομείς αφού τους επιλέξεις με το πλήκτρο "TAB", αυξομειώνεις τις τιμές τους με τα βέλη του πληκτρολογίου.
• Με τον ίδιο τρόπο επιλέγεται και μετακινείται το χέρι και ο χάρακας.

Οδηγίες εκτέλεσης της προσομοίωσης

• Επίλεξε το πλήκτρο "2 διατάξεις" και τότε εμφανίζονται 2 διατάξεις βαριδίων που κρέμονται στη ράβδο.
• Μετάβαλλε τους δρομείς στο πλαίσιο "αριθμός βαριδίων", οι οποίοι προσθέτουν και αφαιρούν βαρίδια από τις διατάξεις.
  Η προσθαφαίρεση των βαριδίων επιτυγχάνεται και με το "σύρσιμο" προς τα κάτω ή προς τα πάνω του τελευταίου βαριδίου της κάθε διάταξης.
• Μετάβαλλε τους δρομείς στην περιοχή "θέσεις βαριδίων", οι οποίοι μετακινούν τις διατάξεις κατά μήκος της ράβδου.
  Το ίδιο γίνεται και με το σύρσιμο των "συνδέσμων" κάθε διάταξης, οι οποίοι βρίσκονται στις εγκοπές της ράβδου και μετακινούνται κατά μήκος της.
• Επίλεξε το πλήκτρο "έναρξη". Τότε αποτραβιούνται τα στηρίγματα από τη ράβδο και αυτή μπορεί να περιστραφεί ή να παραμείνει οριζόντια.
• Επίλεξε το πλήκτρο "επαναφορά". Τότε η ράβδος τοποθετείται στην οριζόντια θέση με τα στηρίγματα και με τις διατάξεις των βαριδίων που είχε την τελευταία φορά.
• Επίλεξε τον κατάλληλο αριθμό βαριδίων σε κάθε διάταξη και την κατάλληλη θέση πάνω στη ράβδο, ώστε να μπορεί να ισορροπεί οριζόντια, μετά την απομάκρυνση των στηριγμάτων.
  Ποια είναι η σχέση που συνδέει τότε τα μεγέθη w₁, x₁, w₂ και x₂;

Η προσομοίωση λειτουργεί και με το πληκτρολόγιο ως εξής:

• Όταν ανοίγει η προσομοίωση, γίνεται πλοήγηση με το πλήκτρο "TAB" στην "καρτέλα συντελεστών" και στην "οθόνη βοήθειας". Τα πλήκτρα ενεργοποιούνται με το "Enter" και η πλοήγηση στις καρτέλες γίνεται ξανά με το "TAB".
• Έπειτα η πλοήγηση συνεχίζεται μόνο στην προσομοίωση ως εξής:
• Με το πλήκτρο "TAB" επιλέγεις τα πλήκτρα της προσομοίωσης ("1 διάταξη", "2 διατάξεις", "3 διατάξεις", "έναρξη", "επαναφορά"), τους δρομείς ("μεταβολή θέσης 1ης διάταξης", "μεταβολή θέσης 2ης διάταξης", "μεταβολή θέσης 3ης διάταξης", "μεταβολή αριθμού βαριδίων 1ης διάταξης", "μεταβολή αριθμού βαριδίων 2ης διάταξης", "μεταβολή αριθμού βαριδίων 3ης διάταξης") και τα πλήκτρα του template ("ανανέωση", "προβολή πλήρους οθόνης").
• Τα πλήκτρα της προσομοίωσης, αφού τα επιλέξεις με το "TAB", λειτουργούν με το πλήκτρο "space" (κενό) του πληκτρολογίου.
• Οι δρομείς της προσομοίωσης, αφού τους επιλέξεις με το "TAB", μεταβάλλουν το αντίστοιχο μέγεθος με τα βέλη του πληκτρολογίου.
• Τα πλήκτρα του template, αφού τα επιλέξεις με το "TAB", λειτουργούν με το πλήκτρο "space" (κενό) του πληκτρολογίου.
• Η σειρά ενεργοποίησης των πλήκτρων/αντικειμένων στην προσομοίωση είναι η εξής:
  "προβολή πλήρους οθόνης" → "1 διάταξη" → "2 διατάξεις" → "3 διατάξεις" → "μεταβολή θέσης 1ης διάταξης" → "μεταβολή αριθμού βαριδίων 1ης διάταξης" → "μεταβολή θέσης 2ης διάταξης" → "μεταβολή αριθμού βαριδίων 2ης διάταξης" → "μεταβολή θέσης 3ης διάταξης" → "μεταβολή αριθμού βαριδίων 3ης διάταξης" → "έναρξη" → "επαναφορά" → "ανανέωση template" και επαναλαμβάνεται η ίδια σειρά.

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ: ΕΙΚΟΝΙΚΟ ΠΕΙΡΑΜΑ - ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΕΛΕΥΘΕΡΗΣ ΠΤΩΣΗΣ

Ομάδα 2-3 μαθητών:
Υπεύθυνος καθηγητής:
Ημερομηνία:

Εισαγωγή

Το περιβάλλον του εικονικού πειράματος φαίνεται στην εικόνα 1 και δείχνει ένα σώμα που αφήνεται να πέσει από κάποιο ύψος και τα ίχνη που αφήνει στην πορεία του. Επίσης, δεξιά φαίνεται η μεγέθυνση των αποστάσεων των ιχνών του σώματος. Η κίνηση γίνεται απουσία αέρα.

Εικόνα 1: Εικονικό πείραμα ελεύθερης πτώσης.

Πιο αναλυτικά, το εικονικό πείραμα αποτελείται:
• Από ένα χέρι που κρατάει ένα σώμα και μπορεί να μετακινείται κατακόρυφα.
• Από έναν χάρακα 0-120cm.
• Από τα πλήκτρα εκτέλεσης του εικονικού πειράματος «έναρξη», «επαναφορά», «(0)(5)(10)…» και «μεγέθυνση»
• Από έναν δρομέα που καθορίζει ανά πόσο χρόνο θα εμφανίζονται τα ίχνη του σώματος (το πρόγραμμα μπορεί να εμφανίσει έως 50 ίχνη).
• Από έναν δρομέα που καθορίζει τη μάζα του σώματος.
• Από μία οθόνη μεγέθυνσης των αποστάσεων των ιχνών που αφήνει το σώμα.

Σκοπός του εικονικού πειράματος

Ο σκοπός είναι:
• Να προσδιορίσεις το είδος της κίνησης που εκτελεί το σώμα κατά την ελεύθερη πτώση.
• Να εντοπίσεις τις εξισώσεις που περιγράφουν αυτή την κίνηση.

Εικονικό Πείραμα