TAKOMETRI I PANELIT DIELLOR: 5 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Në UDHZUES "Paneli diellor si gjurmues hije", u paraqit një metodë eksperimentale për të përcaktuar shpejtësinë e një objekti nga projeksioni i hijes së tij në një panel diellor. A është e mundur të zbatohet ndonjë variant i kësaj metode për të studiuar objektet rrotulluese? Po, është e mundur. Tjetra, do të paraqitet një aparat i thjeshtë eksperimental që do të bëjë të mundur matjen e periudhës dhe frekuencës së rrotullimit të një objekti. Ky aparat eksperimental mund të përdoret gjatë studimit të lëndës "Fizikë: Mekanikë Klasike", veçanërisht gjatë studimit të temës "Rrotullimi i objekteve të ngurtë". Potentialshtë potencialisht i dobishëm me studentët universitarë dhe të diplomuar, gjatë demonstrimeve eksperimentale ose orëve laboratorike.

Hapi 1: Disa Shënime Teorike

Kur një objekt i fortë rrotullohet rreth një boshti, pjesët e tij përshkruajnë perimetrat koncentrikë të atij aksi. Koha që i duhet njërës prej këtyre palëve për të përfunduar perimetrin quhet periudha e rrotullimit. Periudha dhe frekuenca janë madhësi reciproke. Në Sistemin Ndërkombëtar të Njësive periudha jepet në sekonda (s) dhe frekuenca në Hertz (Hz). Disa instrumente për të matur frekuencën e rrotullimit japin vlerat në Revolucionet për Minutë (rpm). Për t'u kthyer nga Hz në rpm, thjesht shumëzoni vlerën me 60 dhe do të merrni rpm.

Hapi 2: Materialet dhe Instrumentet

• Panel i vogël diellor (100mm * 28mm)

• Dritë LED

• Shirit ngjitës reflektues

• Shirit elektrik i zi

• Kabllo elektrike

• Lidhëse kabllore

• Armë silikoni e nxehtë

• Saldim hekuri dhe kallaji

• Tre copa druri (45mm * 20mm * 10mm)

• Oshiloskop dixhital me sondën e tij

• Objekti rrotullues në të cilin dëshironi të matni frekuencën e tij të rrotullimit

Hapi 3: Parimi i funksionimit

Kur drita godet një objekt, një pjesë absorbohet dhe një tjetër reflektohet. Në varësi të karakteristikave të sipërfaqes dhe ngjyrës së objektit, drita e reflektuar mund të jetë pak a shumë intensive. Nëse karakteristikat e një pjese të sipërfaqes ndryshojnë në mënyrë arbitrare, le të themi duke e lyer atë ose duke e ngjitur në një shirit ngjitës argjendi ose të zi, me qëllim mund të shkaktojmë një ndryshim në intensitetin e dritës së reflektuar në atë zonë. Këtu ne nuk do të bënim një "ZHVILLIM HIJE" por do të shkaktonim një ndryshim në karakteristikat e ndriçimit të reflektuar. Nëse një objekt kur rrotullohet ndriçohet nga një burim drite dhe një panel diellor vendoset siç duhet, në mënyrë që një pjesë e dritës së reflektuar të bjerë mbi të, një tension duhet të shfaqet në terminalet e tij. Ky tension ka një lidhje të drejtpërdrejtë me intensitetin e dritës që merr. Nëse ndryshojmë sipërfaqen, intensiteti i dritës së reflektuar ndryshon dhe bashkë me të edhe tensioni i panelit. Ky panel mund të lidhet me një oshiloskop dhe të identifikojë ndryshimet në tension në lidhje me kohën. Nëse mund të identifikojmë një ndryshim koherent dhe të përsëritur në kurbë, duke matur kohën që duhet për të përsëritur veten, ne do të përcaktonim periudhën e rrotullimit dhe me të, frekuencën e rrotullimit në mënyrë indirekte nëse e llogarisim atë. Disa oshiloskopë janë të aftë të llogaritin automatikisht këto vlera, por nga pikëpamja e mësimdhënies, është produktive që studentët ta llogaritin atë. Për të thjeshtuar këtë aktivitet eksperimental fillimisht mund të përdorim objekte që rrotullohen në rpm konstante dhe mundësisht simetrike në lidhje me boshtin e tij të rrotullimit.

Duke përmbledhur:

1. Një objekt që rrotullohet vazhdimisht reflekton dritën që bie mbi të.

2. Intensiteti i dritës i reflektuar nga objekti rrotullues varet nga ngjyra dhe karakteristikat e sipërfaqes së tij.

3. Tensioni që shfaqet në panelin diellor varet nga intensiteti i dritës së reflektuar.

4. Nëse karakteristikat e një pjese të sipërfaqes ndryshohen qëllimisht, intensiteti ndriçues i dritës i reflektuar në atë pjesë gjithashtu do të ndryshojë dhe bashkë me të edhe tensioni në panelin diellor.

5. Periudha e objektit gjatë rrotullimit mund të përcaktohet duke matur kohën e kaluar midis dy pikave me vlera identike të tensionit dhe sjelljes me ndihmën e një oshiloskopi.

Hapi 4: Projektimi, Ndërtimi dhe Ekzekutimi i Eksperimentit

1. Bashkoni dy përçues elektrikë në panelin diellor. 2. Mbuloni kontaktet elektrike në panel me silikon të nxehtë për të shmangur qarqet e shkurtra.

3. Ndërtoni mbështetësen prej druri duke bashkuar me silikon të nxehtë ose një zam tjetër tre pjesët e drurit siç shihet në imazh.

4. Ngjiteni panelin diellor në mbështetësen prej druri me silikon të nxehtë siç tregohet në figurë.

5. Ngjiteni fenerin në mbështetësen prej druri siç tregohet në foto dhe sigurojeni atë me lidhëse plastike.

6. Siguroni përçuesit elektrikë të panelit me një fllanxhë tjetër në mbështetësen prej druri.

7. Ngjiteni në objektin që dëshironi të studioni një brez kasetë të zezë dhe më pas një brez argjendi siç shihet në imazh.

8. Filloni rrotullimin e objektit që dëshironi të studioni.

9. Lidheni sondën e oshiloskopit saktë me përçuesit e panelit diellor.

10. Vendosni oshiloskopin tuaj në mënyrë korrekte. Në rastin tim ndarjet e tensionit ishin 500mv dhe ndarjet kohore 25ms (kjo do të varet nga shpejtësia e rrotullimit të objektit).

11. Vendoseni aparatin eksperimental që sapo keni mbledhur në një pozicion ku rrezet e dritës reflektohen në sipërfaqen që rrotullohet dhe godet panelin diellor (ndihmoni veten nga ajo që shihni në oshiloskop për të marrë një kurbë me ndryshime më të theksuara).

12. Mbajeni aparatin eksperimental të fiksuar në pozicionin e duhur për disa sekonda për të parë nëse rezultatet e kurbës mbeten konstante.

13. Ndaloni oshiloskopin dhe analizoni kurbën për të përcaktuar se cilat pozicione korrespondojnë me shiritin e zi dhe cilat me shiritin e argjendtë. Në rastin tim, meqenëse motori elektrik që studiova ishte i artë, ndryshimet e shkaktuara nga kaseta u bënë më të dukshme.

14. Duke përdorur kursorët e oshiloskopit, matni kohën e kaluar midis pikave me barazi fazore, së pari për shiritin dhe pastaj për shiritin e argjendtë dhe krahasojini ato (ato duhet të jenë të njëjta).

15. Nëse oshiloskopi juaj nuk llogarit automatikisht inversin e periudhës (frekuenca), bëjeni këtë. Ju mund të shumëzoni vlerën e mëparshme me 60 dhe kështu të merrni rpm.

16. Nëse keni vlerën kv ose revolucionet për volt (në rastin kur është një motor që ofron këto karakteristika) shumëzoni vlerën kv me tensionin e hyrjes, krahasojeni rezultatin me atë të marrë nga ju gjatë eksperimentit dhe arrini në përfundimet.

Hapi 5: Disa Shënime dhe Rekomandime Përfundimtare

• Convenientshtë e përshtatshme që fillimisht të kontrolloni statusin e kalibrimit të oshiloskopit tuaj për të marrë rezultate të besueshme (përdorni sinjalin e kalibrimit të ofruar nga oshiloskopi, i cili në përgjithësi është 1khz).
• Rregulloni sondën tuaj të oshiloskopit në mënyrë korrekte. Ju duhet të shihni që pulset drejtkëndëshe të mos deformohen nëse përdorni sinjalin e krijuar nga vetë oshiloskopi (shiko figurën).
• Hetoni kohën e reagimit elektrik me prodhuesin e panelit tuaj diellor (fletën e të dhënave). Në rastin tim ishte shumë më e ulët se periudha e rrotullimit të motorit elektrik që kam studiuar, kështu që nuk e kam marrë parasysh ndikimin e tij në matjet e bëra.
• Krahasoni rezultatet e marra nga kjo metodë me ato të marra nga një instrument tregtar dhe merrni parasysh avantazhet dhe disavantazhet e të dyjave.

Si gjithmonë do të jem i vëmendshëm ndaj sugjerimeve, komenteve dhe pyetjeve tuaja. Fat i mirë dhe vazhdoni me projektet e mia të ardhshme!

Vendi i dytë në Konkursin e Shkencës në Klasë