Vật lý Lớp 10. Thiết kế, đọc và đánh giá phép đo tốc độ hoặc gia tốc rơi tự do bằng cổng quang, đồng hồ, video hay bảng dữ liệu.
Kiến thức cần nhớ
**1. Mục tiêu phép đo động học**
Phải xác định rõ cần đo tốc độ trung bình, tốc độ gần tức thời hay gia tốc. Mỗi mục tiêu cần khoảng đo, cảm biến và công thức xử lí khác nhau.
**2. Đo tốc độ trung bình**
Với vật đi quãng đường $s$ trong thời gian $\Delta t$:
$v_{tb}=\frac{s}{\Delta t}$
Mốc đầu–cuối phải rõ, quãng đường và thời gian phải ứng với cùng đoạn.
**3. Cổng quang**
Nếu bản chắn dài $L$ che tia trong thời gian $\Delta t$, tốc độ gần tại cổng:
$v\approx\frac{L}{\Delta t}$
Bản chắn càng ngắn cho tính tức thời tốt hơn nhưng sai số tương đối có thể tăng nếu thời gian quá ngắn.
**4. Phân tích video**
Cần thước chuẩn cùng mặt phẳng chuyển động và biết tốc độ khung hình. Nếu video có $f$ khung/s, hai khung cách nhau $k$ bước thì $\Delta t=k/f$. Tránh camera xiên và méo phối cảnh.
**5. Đo gia tốc từ vận tốc**
Đo $v$ tại nhiều thời điểm và vẽ $v-t$. Nếu đồ thị gần đường thẳng, hệ số góc cho $a$. Dùng nhiều điểm và đường xu hướng đáng tin hơn chỉ hai điểm xa nhau.
**6. Đo gia tốc rơi tự do**
Với thả từ nghỉ:
$h=\frac12gt^2\Rightarrow g=\frac{2h}{t^2}$
Đo nhiều cặp $(h,t)$ và vẽ $h$ theo $t^2$; hệ số góc $k=g/2$, do đó $g=2k$.
**7. Biến và điều kiện kiểm soát**
Giữ cách thả, vật, mốc độ cao, hướng chuyển động và thiết bị giống nhau. Nếu khảo sát quan hệ với $h$, biến độc lập là $h$, biến phụ thuộc có thể là $t^2$.
**8. Sai số chính**
Phản xạ bấm giờ, xác định sai mốc, thị sai, độ trễ cảm biến, tốc độ khung hình và sức cản không khí. Cải tiến phải nhắm đúng nguồn: cổng quang thay bấm tay, đo nhiều lần, tăng thời gian đo phù hợp, hiệu chuẩn thước.
ezonthi