Fag
Fysik og matematik
Indhold
Målinger på bil på trillebane af plast. Omsætning af mekanisk energi, en-dimensionelt.
EVT: Modellering af rekyltab i, og friktion mod ukompliceret vejbane, samt af luftmodstand på vej ned ad banen.
Videofotografering med digitalkamera. Opmåling af banekurve, sammenligning mellem målt og simuleret kurve.
Cirkelbevægelse, centripetalacceleration i toppen af et loop netop når normalkraften er nul (to-dimensionelt).
EVT: Forudberegning af nedslagsbane efter skruet svæv fra drejet rampe (toenhalv-dimensionelt), jvf gammel James Bond film.
Stikord
Mekanik i en- og flere dimensioner. Kasteparabel, cirkelbevægelse. Modellering.
Udfordring
Modellen, der skal simulere den kvasi-en-dimensionale bevægelse på den ukomplicerede vejbane, er i sig selv en udfordring på dette niveau, og kan udmærket være bærende i projektet, skulle jeg mene.
Udstyr
På gymnasiet: Trillebane m/biler, fotoporte, tæller, målestokke
På DTU: Optagelser med digitalkamera, billedanalyse
Tilknytning til DTU-forskning
Aerodynamik, maskin
Problemer
Eksperimentet med skruehop ligger måske i overkanten af hvad de fleste kan klare i 3g, men så kan man jo bruge ideen på DTU-studerende.
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.). Kommentarer
DTU's bidrag
Videooptagelse og analyse i Nanoteket