ВИМІРЮВАННЯ КУТА ВІДРИВУ ТІЛ ПІД ЧАС ЇХ РУХУ ПО СФЕРИЧНІЙ ПОВЕРХНІ
Розглянуто методику проведення фізичного експерименту, яка використовує саморобну дослідницьку установку для визначення кута відриву кульки та шайби під час їх руху по сферичній поверхні. Формулювання проблеми. В задачах класичної механіки, пов'язаних з рухом по поверхні сфери під дією граві...
Saved in:
| Main Authors: | , , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Sumy State Pedagogical University named after A.S. Makarenko
2024-06-01
|
| Series: | Фізико-математична освіта |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://fmo-journal.org/index.php/fmo/article/view/329 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| _version_ | 1850239485915168768 |
|---|---|
| author | Валерій Здещиц Анастасія Здещиц Карина Пирховка |
| author_facet | Валерій Здещиц Анастасія Здещиц Карина Пирховка |
| author_sort | Валерій Здещиц |
| collection | DOAJ |
| description |
Розглянуто методику проведення фізичного експерименту, яка використовує саморобну дослідницьку установку для визначення кута відриву кульки та шайби під час їх руху по сферичній поверхні.
Формулювання проблеми. В задачах класичної механіки, пов'язаних з рухом по поверхні сфери під дією гравітаційної сили матеріальної точки або кульки, пропонується знайти кут, при якому вони відриваються від поверхні. Це завдання відносно легко розв’язується більшістю студентів. Однак ті самі задачі з врахуванням сили тертя викликають труднощі під час їх розв’язання у багатьох обізнаних студентів. Перевірити результати теоретичного розгляду проблеми в експерименті неможливо, особливо дистанційно, через відсутність дослідницьких установок такого типу та методичних рекомендацій до них.
Матеріали і методи. Теоретично розглянуті з тертям і без нього всі можливі варіанти руху матеріальної точки та кульки по поверхні сфери. На основі цих розглядів визначено рівень складності отримання розв’язку такого рода завдань для студентів бакалаврського та магістерського рівня. Визначено оптимальний варіант постановки завдання для бакалаврського рівня з експериментальною перевіркою висновків теорії. Поставлена мета: визначення кута відриву плоского тіла та кульки під час їх руху по сферичній поверхні – вирішувалася за допомогою розробленої дослідницької установки у вигляді двох транспортирів, розділених аркушами паперу для утворення рейкової сферичної дороги. Смартфони студентів у режимі slow motion використовувалися під час дистанційного виконання ними шкільного фізичного експерименту як цифрова вимірювальна лабораторія.
Результати. Експериментально визначено кут відриву від поверхні сфери плоского тіла (шайби), який дорівнює 520 та кульки – 570. Розроблена методика вимірювання кутів відриву та дослідницька установка.
Висновки. Значення кутів відриву, передбачені теорією руху тіл при наявності тертя – 520 для шайби та 570, для кульки підтверджені в експериментах. Доведена незмінність величини кута відриву від сферичної поверхні кульки незалежно від її маси та радіусу. Ці результати доводять той факт, що розроблена методика та дешева дослідницька установка дозволяє бакалаврам високоточно вимірювати кути відриву кульки та її швидкість навіть в дистанційному режимі.
|
| format | Article |
| id | doaj-art-11eff1758aa64202bd3ccdf1aceb85dc |
| institution | OA Journals |
| issn | 2413-1571 2413-158X |
| language | English |
| publishDate | 2024-06-01 |
| publisher | Sumy State Pedagogical University named after A.S. Makarenko |
| record_format | Article |
| series | Фізико-математична освіта |
| spelling | doaj-art-11eff1758aa64202bd3ccdf1aceb85dc2025-08-20T02:01:09ZengSumy State Pedagogical University named after A.S. MakarenkoФізико-математична освіта2413-15712413-158X2024-06-0139310.31110/fmo2024.v39i3-07334ВИМІРЮВАННЯ КУТА ВІДРИВУ ТІЛ ПІД ЧАС ЇХ РУХУ ПО СФЕРИЧНІЙ ПОВЕРХНІВалерій Здещиц0Анастасія Здещиц1Карина Пирховка2Криворізький державний педагогічний університет, УкраїнаНауково-дослідний гірничорудний інститут КНУ, УкраїнаКриворізький державний педагогічний університет, Україна Розглянуто методику проведення фізичного експерименту, яка використовує саморобну дослідницьку установку для визначення кута відриву кульки та шайби під час їх руху по сферичній поверхні. Формулювання проблеми. В задачах класичної механіки, пов'язаних з рухом по поверхні сфери під дією гравітаційної сили матеріальної точки або кульки, пропонується знайти кут, при якому вони відриваються від поверхні. Це завдання відносно легко розв’язується більшістю студентів. Однак ті самі задачі з врахуванням сили тертя викликають труднощі під час їх розв’язання у багатьох обізнаних студентів. Перевірити результати теоретичного розгляду проблеми в експерименті неможливо, особливо дистанційно, через відсутність дослідницьких установок такого типу та методичних рекомендацій до них. Матеріали і методи. Теоретично розглянуті з тертям і без нього всі можливі варіанти руху матеріальної точки та кульки по поверхні сфери. На основі цих розглядів визначено рівень складності отримання розв’язку такого рода завдань для студентів бакалаврського та магістерського рівня. Визначено оптимальний варіант постановки завдання для бакалаврського рівня з експериментальною перевіркою висновків теорії. Поставлена мета: визначення кута відриву плоского тіла та кульки під час їх руху по сферичній поверхні – вирішувалася за допомогою розробленої дослідницької установки у вигляді двох транспортирів, розділених аркушами паперу для утворення рейкової сферичної дороги. Смартфони студентів у режимі slow motion використовувалися під час дистанційного виконання ними шкільного фізичного експерименту як цифрова вимірювальна лабораторія. Результати. Експериментально визначено кут відриву від поверхні сфери плоского тіла (шайби), який дорівнює 520 та кульки – 570. Розроблена методика вимірювання кутів відриву та дослідницька установка. Висновки. Значення кутів відриву, передбачені теорією руху тіл при наявності тертя – 520 для шайби та 570, для кульки підтверджені в експериментах. Доведена незмінність величини кута відриву від сферичної поверхні кульки незалежно від її маси та радіусу. Ці результати доводять той факт, що розроблена методика та дешева дослідницька установка дозволяє бакалаврам високоточно вимірювати кути відриву кульки та її швидкість навіть в дистанційному режимі. https://fmo-journal.org/index.php/fmo/article/view/329фізичний експериментсферична поверхнярух кульки, шайбикут відриву |
| spellingShingle | Валерій Здещиц Анастасія Здещиц Карина Пирховка ВИМІРЮВАННЯ КУТА ВІДРИВУ ТІЛ ПІД ЧАС ЇХ РУХУ ПО СФЕРИЧНІЙ ПОВЕРХНІ Фізико-математична освіта фізичний експеримент сферична поверхня рух кульки, шайби кут відриву |
| title | ВИМІРЮВАННЯ КУТА ВІДРИВУ ТІЛ ПІД ЧАС ЇХ РУХУ ПО СФЕРИЧНІЙ ПОВЕРХНІ |
| title_full | ВИМІРЮВАННЯ КУТА ВІДРИВУ ТІЛ ПІД ЧАС ЇХ РУХУ ПО СФЕРИЧНІЙ ПОВЕРХНІ |
| title_fullStr | ВИМІРЮВАННЯ КУТА ВІДРИВУ ТІЛ ПІД ЧАС ЇХ РУХУ ПО СФЕРИЧНІЙ ПОВЕРХНІ |
| title_full_unstemmed | ВИМІРЮВАННЯ КУТА ВІДРИВУ ТІЛ ПІД ЧАС ЇХ РУХУ ПО СФЕРИЧНІЙ ПОВЕРХНІ |
| title_short | ВИМІРЮВАННЯ КУТА ВІДРИВУ ТІЛ ПІД ЧАС ЇХ РУХУ ПО СФЕРИЧНІЙ ПОВЕРХНІ |
| title_sort | вимірювання кута відриву тіл під час їх руху по сферичній поверхні |
| topic | фізичний експеримент сферична поверхня рух кульки, шайби кут відриву |
| url | https://fmo-journal.org/index.php/fmo/article/view/329 |
| work_keys_str_mv | AT valeríjzdeŝic vimírûvannâkutavídrivutílpídčasíhruhuposferičníjpoverhní AT anastasíâzdeŝic vimírûvannâkutavídrivutílpídčasíhruhuposferičníjpoverhní AT karinapirhovka vimírûvannâkutavídrivutílpídčasíhruhuposferičníjpoverhní |