LAB 01-5: Video Analysis of Constant Force
Objective
In this experiment, you will measure and graph the x-position and x-velocity of a cart as a function of time
as the cart is accelerating. In addition, you will practice using video analysis software to analyze the motion
of an object.
Experiment–Constant Force on a Fan Cart
1. Go to our course web site, click the link to Videos, and download the file 01-5-two-carts.mov by
right-clicking on the link and choosing Save As... to save it to your desktop.
2. Open the Logger Pro software on your computer.
3. Use Insert→Movie... to import your video.
Figure 1: Insert movie menu
4. At this point, it’s nice to lay out the video, data table, and graph so that you can clearly see everything.
Go to Page→Auto Arrange... to organize the screen, as shown in Fig. ??.
Figure 2: Auto arrange to clean up the panes in the window.
5. Improve your precision and reduce experimental error by expanding the video. To expand the video,
click once on the video, grab the corner of the video window, and expand.
1
6. Note the video controls at the bottom of the video pane, shown in Fig. ??. Go ahead and play the
video, step it forward, backward, etc. in order to learn how the video controls work.
Figure 3: Video controls used to play and step the video
7. Play the video and watch the motion of the two carts.
Describe in words the motion of the top cart.
Describe in words the motion of the bottom cart.
What can you say about the net force on the bottom cart?
What can you say about the net force on the top cart?
8. We will analyze the motion of the top cart.
9. Navigate to the first frame after the writing disappears from the video. This is the instant that you
will begin making measurements of the position of cart.
10. You now need to define the origin of the coordinate system. Click the icon in the bottom right corner
of the video pane (the icon with three red dots shown in Figure ??) in order to expand the sidebar
used for video analysis.
11. In the sidebar of the video pane, click the icon in Fig. ?? to show the coordinate system (you can
hover the mouse over each icon to see what they do).
2
Figure 4: Icon used to expand the sidebar of the video pane
Figure 5: Icon used to set the coordinate system
12. Click and drag on the video to place the origin of the coordinate system at the initial position of the
cart (use the yellow dot painted on the side of the cart).
Figure 6: Click and drag to set the origin of the coordinate system
13. Now, you must calibrate distances measured in the video. In the sidebar, click on the icon shown in
Figure ?? to set the scale for the video.
Figure 7: Icon used to set the scale.
14. Click and drag to draw a green line from the left end to the right end of the white and black checkered
meterstick. In the resulting dialog box (shown in Figure ??), enter the length of the meterstick, 1.0 m.
3
Figure 8: Enter the length of the meterstick.
15. You are ready to add markers to the video to mark the position of the cart. First, let’s not show the
coordinate system and scale. It’s too distracting. So, click each of the two icons in the lower right
corner of the video pane, shown in Fig. ??. These icons are used to hide or show the coordinate system
and scale.
Figure 9: Use these icons to show or hide the coordinate system and scale.
16. To add markers, first click on the icon with the red dot and cross hairs, shown in Fig. ??. You will
now be in an editing mode to add points.
Figure 10: Icon toggle the editing mode for marking positions in the video.
17. In this case, we will mark the painted yellow dot on the cart. Click once on the cart. You should notice
that a marker appears at the position of the cart where you clicked and that the video advances one
frame.
18. Continue marking the position of the cart in successive frames. After marking the cart as it moves
from the left end to the right end of the track, your video should look like the picture shown in Fig.
4
??.
Figure 11: Marks showing the cart’s position in successive frames of video
19. Logger Pro will calculate data for t, x, x-velocity, and y-velocity. In this situation, we are only interested
in the x vs. t graph and the x-velocity vs. t graph.
Analysis
1. Click the graph to bring it to the front. Go to Page→Auto Arrange to automatically arrange the
windows so that the video and data windows are out of the way.
2. By default, it will show both x vs. t and y vs. t on the same graph.
3. Let’s change what is being plotted. First, click the label on the vertical axis. By default, both X and Y
are shown. When you click this label, you will have a menu that you can select what is being plotted.
Select X for now.
What function describes this graph of x vs. t? (i.e. linear, quadratic, square root, sinusoidal, etc.)
4. Go to Analyze→Curve Fit. In the resulting window, select the quadratic function and check the
box that says Time Offset as shown in Figure ??. Click the Try Fit button and Click OK .
5
Figure
ห้องปฏิบัติการ 01-5 : การวิเคราะห์วิดีโอคงบังคับวัตถุประสงค์ในการทดลองนี้ จะวัดและตรวจสอบและ x-position x-velocity ของรถเข็นที่เป็นฟังก์ชันของเวลาเป็นเกวียน ) นอกจากนี้ คุณจะได้ฝึกการใช้ซอฟต์แวร์การวิเคราะห์ภาพ วิเคราะห์การเคลื่อนไหวของวัตถุการทดลองและคงที่แรงบนพัดลมรถเข็น1 . ไปที่เว็บไซต์ของเราแน่นอน คลิกการเชื่อมโยงไปยังวิดีโอและดาวน์โหลด 01-5-two-carts.mov ไฟล์โดยคลิกขวาที่ลิงค์และเลือกบันทึกเป็น . . . . . . . บันทึกให้เดสก์ทอปของคุณ2 . เปิด Logger Pro ซอฟต์แวร์บนคอมพิวเตอร์ของคุณ3 . ใช้หนังแทรก→ keyboard - key - name . . . . . . . นำเข้าวิดีโอของคุณรูปที่ 1 : เมนูแทรกภาพยนตร์4 . ณจุดนี้มันจะดีที่จะออกวาง วีดีโอ ตารางข้อมูล และกราฟ ดังนั้นคุณอย่างชัดเจนสามารถเห็นทุกอย่างไปหน้า→ keyboard - key - name รถยนต์จัด . . . . . . . จัดระเบียบหน้าจอดังแสดงในรูปที่ ? ?รูปที่ 2 : ออโต้จัดทำความสะอาดบานในหน้าต่าง5 . เพิ่มความแม่นยำและลดข้อผิดพลาดทดลองโดยการขยายวิดีโอ เพื่อขยายวิดีโอเมื่อคลิกที่วิดีโอ จับมุมของหน้าต่างวิดีโอและขยาย16 . หมายเหตุวิดีโอการควบคุมที่ด้านล่างของบานหน้าต่างวิดีโอ , แสดงในรูป ? ? ไปข้างหน้าและเล่นวิดีโอขั้นตอนข้างหน้าข้างหลัง ฯลฯ เพื่อเรียนรู้วิธีการวิดีโอ การควบคุมงานรูปที่ 3 : การควบคุมวิดีโอที่ใช้ในการเล่นและขั้นตอนวีดีโอ7 . เล่นวิดีโอและดูการเคลื่อนไหวของสองเกวียนในคำอธิบายการเคลื่อนที่ของรถเข็นด้านบนในคำอธิบายการเคลื่อนที่ของรถเข็นที่ด้านล่างสิ่งที่คุณสามารถพูดเกี่ยวกับแรงกระทำบนรถเข็นด้านล่าง ?สิ่งที่คุณสามารถพูดเกี่ยวกับแรงกระทำบนรถเข็นด้านบน ?8 . เราจะวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของรถเข็นด้านบน9 . ไปที่เฟรมแรกหลังจากเขียนหายไปจากวิดีโอ นี่คือที่คุณทันทีจะเริ่มทำการวัดตำแหน่งของรถ10 . ตอนนี้คุณจำเป็นต้องกำหนดจุดเริ่มต้นของระบบพิกัด คลิกที่ไอคอนในมุมขวาล่างของวิดีโอบานหน้าต่าง ( ไอคอนที่มีสามจุดสีแดงแสดงในรูป ? ? ) เพื่อขยายด้านข้างใช้สำหรับการวิเคราะห์วิดีโอ11 . ในแถบด้านข้างของวิดีโอบานหน้าต่าง คลิกไอคอนในรูป ? ? เพื่อแสดงระบบพิกัด ( คุณสามารถเลื่อนเมาส์ผ่านแต่ละไอคอนเพื่อดูสิ่งที่พวกเขาทำ )2รูปที่ 4 : ไอคอนใช้ขยายด้านข้างของบานหน้าต่างวิดีโอรูปที่ 5 : ไอคอนตั้งค่าการใช้งาน ระบบพิกัด12 . คลิกและลากบนวิดีโอเพื่อวางจุดเริ่มต้นของระบบพิกัดที่ตำแหน่งเริ่มต้นของรถเข็น ( ใช้จุดสีเหลือง ลายข้างรถ )รูปที่ 6 : คลิกและลากเพื่อกำหนดจุดเริ่มต้นของระบบพิกัด13 . ตอนนี้ คุณต้องปรับระยะที่วัดได้ในวิดีโอ ในแถบด้านข้างคลิกที่ไอคอนที่แสดงในรูป ? ? การตั้งค่าขนาดสำหรับวิดีโอรูปที่ 7 : ไอคอนตั้งค่าการใช้งาน ขนาด14 . คลิกและลากเพื่อวาดเส้นสีเขียวจากซ้ายสุดไปขวาสุดของสีขาวและสีดำลายตารางmeterstick . ในกล่องโต้ตอบ ( แสดงผลในรูป ? ? ) ระบุความยาวของ meterstick 1.0 เมตร3 .รูปที่ 8 : ระบุความยาวของ meterstick .15 . คุณพร้อมที่จะเพิ่มเครื่องหมายวิดีโอเพื่อมาร์คตำแหน่งของรถ ก่อนอื่น ไม่แสดงระบบพิกัดและขนาด มันก็เขว แล้วคลิกที่แต่ละของทั้งสองไอคอนด้านขวาล่างมุมของวิดีโอบานหน้าต่างแสดงในรูป ? ? ไอคอนเหล่านี้จะใช้เพื่อซ่อนหรือแสดงระบบพิกัดและมาตราส่วนรูปที่ 9 : การใช้ไอคอนเหล่านี้เพื่อแสดงหรือซ่อนระบบพิกัดและขนาด16 . การเพิ่มเครื่องหมายแรก คลิกที่ไอคอนกับจุดสีแดงและเส้นกากบาท , แสดงในรูป ? ? คุณจะตอนนี้อยู่ในโหมดแก้ไขเพื่อเพิ่มคะแนนรูปที่ 10 : ไอคอนสลับโหมดแก้ไขเพื่อทำเครื่องหมายตำแหน่งในวิดีโอ17 . ในกรณีนี้ เราจะทาสีเหลืองจุดมาร์คบนรถเข็น เมื่อคลิกที่รถเข็น คุณจะสังเกตเห็นว่าที่เครื่องหมายจะปรากฏขึ้นในตำแหน่งของรถเข็นที่คุณคลิกที่วิดีโอหนึ่งและความก้าวหน้าเฟรม18 . ยังคงเครื่องหมายตำแหน่งของรถเข็นในเฟรมต่อเนื่อง หลังเครื่องหมายรถเข็นมันเคลื่อนที่จากซ้ายสุดไปขวาสุดของเพลง , วิดีโอของคุณควรมีลักษณะเหมือนภาพที่แสดงเป็นภาพประกอบ4 .? ?รูปที่ 11 : เครื่องหมายแสดงตำแหน่งของรถเข็นในเฟรมต่อเนื่องของวิดีโอ19 . Logger Pro จะคำนวณข้อมูล T , X , x-velocity และ y-velocity . ในสถานการณ์นี้ เราสนใจเพียงใน x . T T x-velocity กับกราฟและกราฟการวิเคราะห์1 . คลิกที่กราฟเพื่อนำมาไว้ที่ด้านหน้า ไปโดยอัตโนมัติหน้า→ keyboard - key - name จัดโดยอัตโนมัติจัดหน้าต่างที่หน้าต่างวิดีโอและข้อมูลจากทาง2 . โดยค่าเริ่มต้นจะแสดงทั้ง X และ Y กับ T และ T ในกราฟเดียวกัน3 . เราเปลี่ยนสิ่งที่ถูกวางแผน ก่อนคลิกป้ายบนแกนแนวตั้ง โดยค่าเริ่มต้น ทั้ง X และ Yจะแสดง เมื่อคุณคลิกที่ป้ายนี้ คุณจะได้เมนูที่คุณสามารถเลือกสิ่งที่ถูกวางแผนเลือก สำหรับตอนนี้แล้วฟังก์ชันอธิบายนี้กราฟ x กับ T ? ( เช่นเชิงเส้นกำลังสองตาราง , ราก , ไซน์ , ฯลฯ ) .4 . ไปวิเคราะห์→ keyboard - key - name โค้งพอดี ในหน้าต่างให้เลือกฟังก์ชันกำลังสองและตรวจสอบกล่องว่าเวลาชดเชย ตามที่แสดงในรูป ? ? คลิกที่ปุ่มลองพอดี
การแปล กรุณารอสักครู่..