Fag
Fysik og historie eller matematik
Titel
Ballonkast med luftmodstand eller Badminton fjerbold
Indhold
Videofotografering med digitalkamera. Opmåling af banekurve, sammenligning mellem målt og simuleret kurve.
Modellering af luftmodstand.
Historiske studier af diskussioner af banekurvens facon for forskellige kastebevægelser. (Der findes tegninger, hvor en kanonkugle går skråt opad indtil den har brugt sin ”kraft”, hvorefter den falder nærmest lodret ned. Det svare lidt til en fjerbolds banekurve.) Aristotelsk/Newtonsk bevægelseslære
Stikord
Kasteparabel. Modellering. Historisk udvikling i bevægelseslæren
Udfordring
At finde et udtryk for luftmodstandens komposanter med en hastighedskvadratafhængighed i forhold til kraftens størrelse. At skrive programmet, der simulerer fjerboldens bevægelse.
Udstyr
På gymnasiet/DTU: Optagelser med digitalkamera, billedanalyse, fjerbold,
Tilknytning til DTU-forskning
Aerodynamik
Problemer
Fjerbolden kan være svær at se på filmen. I stedet kan bruges en oppustet ballon, som slås af sted med håndfladen.
Mange GYMNASIER har allerede erfaringer med billedanalyse af 2D-bevægelse. Men det er ikke alle LÆRERE, der har erfaringer med det. Og jeg er ret sikker på, at ikke så mange har erfaringer med at sammenligne målte data med simuleringer fra modeller med friktion mm.
Jeg synes vi skal investere passende software, som passer til undervisningsbrug på gymnasieniveau. Jeg har erfaringer med Video Point, Logger Pro, Xing og Windows Movie Maker. Umiddelbart tror jeg mest på Movie Maker, da man her kan se still-billeder med tidsangivelse. Det kan man også på VideoPoint, men det er et ældre program og kan ikke læse så mange forskellige videoformater. Logger Pro er nyt og lækkert, men da jeg prøvede det, kunne jeg ikke lige finde en tidsparameter. Det skal selvfølgelig tjekkes inden beslutning træffes.
Alternativt skal man bruge LabView, som ifølge Sebastian også skulle kunne bruges. Det kender jeg dog stadig ikke. Hvis vi vil bruge LabView, skal billedbehandlingsprogrammet være færdigopsat for eleven, så denne kun skal anvende det til analyse, tror jeg. Det store spørgsmål er, om man i Labview kan markere et punkt på det bevægede objekt, sådan som man kan i VideoPoint og LoggerPro.
Målinger og simuleringer skal sammenlignes. Jeg foreslår, at man satser på Fpro eller Excel. Fpro er specielt udviklet til undervisningsbrug, og jeg synes, det er perfekt i sin nuværende form. Det kan dog opleves som lidt gammeldags. Måske har man en afpudning af layoutet på bedding. Det kan jeg undersøge, jeg har kontakt til en af udviklerne. Det er ikke noget dyrt program. (2-3 kkr for institutionslicens til gymnasium incl elevlicens). Det skal også tjekkes, om Fpro kan tage data fra f.eks. LoggerPro. Hvorfor jeg er så glad for Fpro: Fordi det indeholder et fint programeringsmodul, hvor eleverne selv kan opstille dynamiske modeller i et sprog, der kommer meget tæt på de formler de lærer i lærebogen (a: =F/m, v:=v+a*dt, osv). Altså Eulers metode til numerisk løsning af differentialligninger. Ønskes bedre metoder, kan man også køre Runge-Kutta 4. ordens.).
DTU's bidrag
Konsulentfunktion
Videooptagelse og analyse i Nanoteket