Șină cu pernă de aer
Șina de pernă de aer sau calea de ghidare a pernei de aer este un instrument de laborator utilizat pentru a face fricțiunea dintre corp și plan neglijabilă în studiul mișcărilor rectilinii uniforme sau uniform accelerate . Mișcarea rectilinie uniformă este reprodusă prin aplicarea unei forțe inițiale asupra căruciorului, în timp ce pentru cea accelerată uniform, tragerea gravitațională a Pământului este în general exploatată, prin înclinarea planului sau, pe plan orizontal, prin tragerea căruciorului cu o greutate plasată după un scripete . În acest din urmă caz, forța aplicată, pentru a doua lege a dinamicii , va fi egală cu masa greutății înmulțită cu accelerația gravitațională. În caz contrar, dacă șina este înclinată și nu există alte forțe, forța va fi dată de forța de greutate paralelă cu planul căruciorului (masa datorată accelerației gravitaționale pentru sinusul unghiului dintre șină și planul orizontal) . A fost conceput de profesorul John Stull de la Universitatea Alfred [1] [2] .
Mecanică
Sina este compusă dintr-un tub lung metalic gol în interiorul căruia aerul este suflat de un turboventilator electric. Aerul suflat în tub iese din mici găuri de pe partea superioară a tubului, la o presiune la fel de mare ca presiunea inițială furnizată de turboventilator și are funcția de a ridica un corp special numit cărucior așezat deasupra acestuia de câțiva milimetri, calea de ghidare, probabil pentru a-l face să se deplaseze fără frecare , care în orice caz este prezentă într-o valoare imperceptibilă. Singurele fricțiuni care rămân sunt, prin urmare, cele dintre aer și cărucior și cea a unei posibile scripete, între scripete și suport, considerate neglijabile în orice caz.
Colectare de date
În modelele mai sofisticate, căruciorul are în partea superioară un obiect special de interblocare numit diafragmă, care, în timpul parcursului său pe șină, ascunde progresiv fotocelulele prezente în cele 6 porți fotoelectrice situate deasupra șinei (prin intermediul unei tije gradate ), care detectează, cu sensibilitate la miimi de secundă, timpul pe care îl ia diafragma pentru a parcurge distanța dintre o fotocelulă și alta. Semnalul de întunecare a fiecărei fotocelule este trimis către o mașină specială numită interfață, care are opt lumini (fiecare corespunzând unei fotocelule), care se întunecă progresiv pe măsură ce trece diafragma. Datele colectate pot fi apoi trimise către un computer, care datorită unui software special le face vizibile și creează cu cele menționate mai sus un grafic și un tabel care evidențiază mișcarea căruciorului sau unele cabluri sunt conectate la un cronometru digital cu o anumită sensibilitate care înregistrează datele luate de fotosensor. Cunoscând timpul de deplasare al căruciorului și distanța dintre fiecare fotocelulă, este, prin urmare, posibil să se calculeze viteza acestuia din urmă în cazul mișcării rectilinii uniforme și a accelerației în cazul mișcării rectilinii uniform accelerate.
În școli, însă, este mai frecvent să se găsească modele în care detectarea să aibă loc printr-un vârf montat pe cărucior și conectat la un generator de impulsuri electrice, care la intervale regulate „trage” un punct pe o bandă de material special. Măsurarea distanței dintre puncte se face manual și vă permite să calculați viteza și accelerația căruciorului.
Notă
- ^ (EN) John Stull , de la alfred.edu, Universitatea Alfred. Adus pe 2 iunie 2021 .
- ^ Șină de pernă de aer
