One fizikalne veličine za koje ima smisla, osim njihova iznosa, dati podatak i o usmjerenosti u prostoru zovu se vektori. Upravo su takve veličine brzina i ubrzanje.
Naprava čiju ćemo izradu opisati pokazivat će nam stanje brzine. Zato ćemo tu napravu nositi sa sobom u neko vozilo npr. automobil, vlak, tramvaj, autobus, ili brod i moći ćemo točno utvrditi da li vozilo mijenja iznos i smjer brzine ili se brzina ne mijenja. Dok će vozilo mirovati ili se gibati jednoliko po pravcu ta dva stanja nećemo moći razlikovati, ali ćemo zato točno znati kad se brzina mijenja i u kojem smjeru se dešava ta promjena.
Budući da opisana naprava pokazuje ubrzanje ili akceleraciju nazvali smo ju "akceleroskop".
Dijelovi od kojih ćemo sastaviti akceleroskop su:
- Komad tanke špage ili debljeg konca duljine oko 25 cm;
- Prozirna staklena ili plastična boca od 1l.
- Dva plutena čepa. Čepove treba odabrati tako da se jednim od njih boca može dobro začepiti, a drugi se treba moći ugurati u unutrašnjost boce.
Čepove spojimo koncem ili špagom. Da bi nit konca privezali za čep treba u čepove utisnuti po jedan čavlić tako da im glava ostane malo viriti. Konac svežemo za glavu čavlića.
Jedan čep gurnemo posve u bocu dok drugi ostavimo da visi izvana. Zatim bocu napunimo vodom i začepimo tim drugim čepom. Bocu tada okrenemo grlićem prema dolje tako da čep koji smo ugurali unutra u nastojanju da ispliva na površinu zategne nit kojom je vezan.
Time je naš uređaj gotov.
Izvođenje pokusa:
Miruje li boca ili se giba jednoliko po pravcu, čep u vodi neće se otklanjati.
Ali ako mijenjamo brzinu gibanja boce ili skrećemo s pravocrtne putanje čep u vodi otklanjat će se u smjer ubrzanja boce. To jest ako ubrzano krenemo s bocom prema naprijed i čep na koncu otklonit će se prema naprijed. Ako usporavamo promjena brzine je negativna i čep će se otkloniti unazad. Slično će naš uređaj reagirati i ako mijenjamo samo smjer gibanja npr. u zavoju.
Zašto se čep u boci s vodom tako ponaša?
Počnemo li ubrzavati naš uređaj boca će, za vodu u njoj, predstavljati akcelerirani sustav. Na sva tijela u takvim sustavima, pa tako i na vodu, djelovat će ubrzanje suprotno od smjera ubrzanja sustava (a istog iznosa). To ubrzanje suprotnog smjera zovemo inercijalno ubrzanje. Znači da ubrzavanje boce prema naprijed uzrokuje inercijalno ubrzanje vode u njoj prema nazad. To ubrzanje vode stvara silu uzgona u vodoravnom smjeru. Smjer tog novog uzgona poklapa se sa smjerom ubrzanja sustava (tj. boce). Kako na čep već djeluje uzgon koji ga vuče prema gore, suprotno od težine vode, pribrojit će mu se i ovaj vodoravni inercijalni uzgon pa će rezultantna sila otkloniti čep.
|
