Laboratorium - Przyspieszenie ziemskie - analiza wideo
W opisywanym laboratorium zadaniem uczniów było wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego poprzez analizę spadku metalowej kulki. Ponieważ opory ruchu w tym przypadku były znikomo małe, uczniowie mogli potraktować zjawisko jako spadek swobodny i na podstawie odpowiedniego równania ruchu wyznaczyć przyspieszenie grawitacyjne g. Problem w tym przypadku stanowi niepewność pomiaru czasu. Jeśli użyjemy zwykłego stopera, to, ze względu na czas reakcji eksperymentatora, trzeba przyjąć niepewność na poziomie 0,4 s. Ponieważ, jak łatwo policzyć, czas ruchu ciała spadającego swobodnie z wysokości 2,5 m to około 0,7 sekundy, więc niepewność pomiaru czasu sięga 60%! Uwzględniając, że w równaniu pozwalającym wyliczyć g czas jest podniesiony do kwadratu, końcowa wartość przyspieszenia obarczona jest niepewnością na poziomie większym niż 120% :). Jedynym wyjściem z sytuacji jest zmiana metody pomiaru czasu. W opisywanym ćwiczeniu uczniowie wykorzystują tzw. analizę wideo, tzn. rejestrują spadek kulki w postaci filmu, a następnie analizują poklatkowo zjawisko przy użyciu odpowiedniego programu do analizy wideo. Zastosowana metoda pozwala obniżyć niepewność do około 20%. Nadal dużo ale już znacznie lepiej...
(Załączone zdjęcie nie jest najwyższej jakości, ponieważ jest to kadr z opisywanego filmu.)