II. EXPERIMENTAL TECHNIQUES The arr

II. EXPERIMENTAL TECHNIQUES
The arrangement used to measure the friction force on a bouncing ball is shown in Fig. 1. A wood block was supported on two cylindrical rollers so that the block could move freely in the horizontal direction with almost no frictional resistance. A ball incident obliquely on the block bounces off the block at an oblique angle, exerting a timevarying force on the block only during the brief period of the impact. For a tennis ball, the duration of the impact is typically about 5 ms. The force can be resolved into components perpendicular and parallel to the wood surface. The perpendicular component is equal in magnitude to the normal reaction force on the ball, and the horizontal component is equal in magnitude to the friction force on the ball. The horizontal component causes the block to accelerate in the horizontal direction. A 19-mm-diam, 0.3-mm-thick ceramic piezo disk was fastened to one end of the block as a simple and inex pensive ~$2! accelerometer. Piezo disks of this type can be extracted from piezo buzzers or musical greeting cards. The output voltage from the piezo disk is directly proportional to the acceleration of the block, thus providing a direct measurement of the time-varying friction force acting on the bottom of the ball. The only signal processing required was to connect an external 20-nF capacitor in parallel with the piezo disk to extend the time constant well beyond the duration of the impact. If the output signal is monitored with a high impedance probe ~for example, a standard 10-MV voltage probe!, then the output signal will provide a reliable measure of the friction force for times up to 20 ms or more. Ideally, we would like to measure the friction force acting on a block of effectively infinite mass, but such a measurement would be more difficult. In any case, there is no fundamental difference between the bounce off a moving or accelerating surface and the bounce off a surface that remains at rest. The horizontal speed and spin of the ball may be altered by the motion of the block as described in Sec. VI, but these effects can be minimized by using a block that is much heavier than the ball. Also, there is no effect at all if the ball slides on the block throughout the bounce. For the low speed bounces studied in this experiment, a block mass of 340 g ~about six times the mass of a tennis ball! was used to obtain an adequate output signal from the accelerometer. A block with a larger mass could be used if a more sensitive accelerometer were available or if one wished to study high speed collisions. A ball dropped vertically onto the wood block gave zero output from the piezo disk, demonstrating that the piezo disk responded only to acceleration of the block in the horizontal direction. However, to achieve this result it was necessary to provide some vibration isolation by fastening the piezo disk to a block of rubber attached to one end of the wood block. Two large area ceramic piezo blocks were mounted on top of the wood block so that both the vertical and horizontal components of the force on the wood block could be determined simultaneously. Each of the large piezo blocks was 51 mm square and 4 mm thick. They were connected electrically in parallel to act as a single, large surface area ~51 mm3102 mm! force plate. The upper surface of the plate was mechanically protected using a 0.3-mm-thick circuit board attached directly to the plate with double-sided adhesive tape. This surface is quite smooth and is referred to below as the low friction surface. For some experiments, fine grade ~P800! emery paper was taped firmly to the circuit board to study the bounce off a surface with a higher coefficient of friction. It is referred to in the following as the high friction surface. Bounces at several different angles on both surfaces were filmed at 100 frames/s with a digital video camera to determine the ball speed, spin, and angle before and after each bounce. Video clips were transferred in real time via a firewire connection to an iBook computer for analysis. The horizontal and vertical distance scales were calibrated simply by measuring the actual and image diameter of each ball because any other object or scale would necessarily lie in a different plane and introduce parallax errors.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ครั้งที่สองทดลองเทคนิค แสดงการจัดเรียงที่ใช้วัดแรงแรงเสียดทานในลูกบอลใหญ่ใน Fig. 1 บล็อกไม้ได้รับการสนับสนุนบนลูกกลิ้งทรงกระบอกที่สองเพื่อให้บล็อกสามารถย้ายได้อย่างอิสระในทิศทางแนวนอนด้วยเกือบต้านไม่ frictional ปัญหาลูก obliquely บนบล็อคเด้งปิดบล็อกมุมเอียง พยายามความแรง timevarying ในช่วงเฉพาะช่วงระยะเวลาสั้น ๆ ผลกระทบ สำหรับลูกเทนนิส ระยะเวลาของผลกระทบได้โดยทั่วไปประมาณ 5 นางสาวแรงสามารถแก้ไขได้เป็นส่วนประกอบที่ตั้งฉาก และขนานกับพื้นผิวไม้ ส่วนประกอบตั้งฉากเท่าขนาดกับแรงปฏิกิริยาปกติลูก และคอมโพเนนต์แนวนอนเท่าขนาดกับแรงเสียดทานเป็นแรงลูก ส่วนแนวนอนทำให้บล็อกการเร่งในทิศทางแนวนอน ดิสก์แบบ piezo เซรามิก 19 mm diam หนา 0.3 มม.ถูกยึดปลายด้านหนึ่งของบล็อกเป็นง่ายและ inex pensive ~ $2 ตรวจ Piezo ดิสก์ชนิดนี้สามารถถูกแยกจากไฟแช็ค piezo หรือบัตรอวยพรดนตรี อัตราแรงดันออกจากดิสก์ piezo เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร่งของบล็อก จึง ให้วัดทำหน้าที่ด้านล่างของลูกที่แรงแรงเสียดทานเวลาแตกต่างกันตรง เฉพาะการประมวลผลสัญญาณต้องถูกเชื่อมต่อเป็นตัวเก็บประจุ 20 nF ภายนอกไปพร้อม ๆ กับดิสก์ piezo ขยายเวลาคงดีเกินกว่าระยะเวลาของผลกระทบ ถ้าสัญญาณตรวจสอบกับโพรบมีความต้านทานสูง ~ ตัวอย่าง การโพรบมาตรฐาน 10 MV แรงดันไฟฟ้า!, แล้วสัญญาณจะให้การวัดที่เชื่อถือได้ของแรงแรงเสียดทานเวลาถึง 20 ms หรือมากกว่านั้น ดาว เราต้องการวัดแรงแรงเสียดทานที่กระทำบนบล็อกของมวลชนได้อย่างมีประสิทธิภาพไม่จำกัด แต่การประเมินจะยากขึ้น มีไม่แตกต่างพื้นฐานระหว่างตีกลับออกจากพื้นผิวเคลื่อนไหว หรือปัจจุบันและตีกลับออกจากพื้นผิวที่เหลือ ความเร็วในแนวนอนและหมุนของลูกอาจมีการเปลี่ยนแปลง โดยการเคลื่อนไหวของบล็อกตามที่อธิบายไว้ในวีวิ แต่ผลกระทบเหล่านี้สามารถย่อให้เล็กสุด โดยใช้บล็อกที่มากหนักกว่าลูก ยัง มีไม่มีผลเลยถ้าลูกสไลด์บนบล็อกตลอดตีกลับ สำหรับความเร็วต่ำตีกลับ ศึกษาทดลองนี้ บล็อกมวลของ 340 g ~ เกี่ยวกับเวลาหกมวลของลูกเทนนิส ใช้รับสัญญาณเพียงพอจากการตรวจ บล็อกกับมวลขนาดใหญ่สามารถใช้ได้ ถ้ามีการตรวจมีความไวมาก หรือ ถ้าหนึ่งปรารถนาจะเรียนตามความเร็วสูง ลูกปล่อยลงในแนวตั้งบนบล็อกไม้ให้ผลผลิตเป็นศูนย์จากดิสก์ piezo เห็นว่า ดิสก์ piezo ตอบสนองการเร่งความเร็วของบล็อกในทิศทางแนวนอนเท่านั้น อย่างไรก็ตาม จะบรรลุผลนี้ ได้จำเป็นต้องให้แยกการสั่นสะเทือนบาง โดยโซ piezo ดิสก์กับบล็อคยางแนบกับปลายด้านหนึ่งของไม้บล็อค บล็อก piezo เซรามิกขนาดใหญ่ตั้งสองถูกติดตั้งบนบล็อกไม้เพื่อให้ ทั้งแนวตั้ง และแนวนอนส่วนประกอบของแรงในบล็อกไม้สามารถจะแจ้งให้ทราบพร้อมกัน บล็อกใหญ่ piezo ได้สแควร์ 51 มม.และ 4 มม.หนา พวกเขาเชื่อมต่อไฟฟ้าควบคู่กันเป็นคำเดียว ขนาดใหญ่พื้นที่ผิว ~ 51 mm3102 mm บังคับให้แผ่น พื้นผิวด้านบนของจานมีกลไกป้องกันโดยใช้ความหนา 0.3 มม.วงจรตรงกับแผ่นกับเทปกาวสองหน้า นี้ผิวค่อนข้างเรียบ และเรียกว่าต่ำกว่าพื้นผิวแรงเสียดทานต่ำ สำหรับการทดลองบางอย่าง ปรับเกรด ~ P800 กระดาษกากกะรุนถูกฝาอย่างแน่นหนากับวงจรการเรียนตีกลับปิดผิวด้วยความสูงสัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทาน มันถูกอ้างถึงในต่อไปนี้เป็นพื้นผิวแรงเสียดทานสูง โกรธแค้นที่หลายมุมที่แตกต่างกันบนพื้นผิวทั้งสองได้มาถ่ายทำเรื่องที่เฟรม 100 s กับกล้องวิดีโอดิจิตอลเพื่อกำหนดความเร็วของลูก หมุน และมุมก่อน และ หลังการตีกลับแต่ละ คลิปวิดีโอถูกโอนย้ายในเวลาจริงผ่านการเชื่อมต่อ firewire คอมพิวเตอร์มี iBook สำหรับการวิเคราะห์ ปรับขนาดระยะห่างแนวนอน และแนวตั้งถูกปรับเทียบเพียงแค่ โดยการวัดจริง และภาพเส้นผ่าศูนย์กลางของแต่ละลูกได้เนื่องจากวัตถุอื่นหรือมาตราส่วนจะจำเป็นต้องอยู่ในระนาบที่แตกต่างกัน และแนะนำข้อผิดพลาดพารัลแลกซ์

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ครั้งที่สอง
เทคนิคการทดลองการจัดเรียงที่ใช้ในการวัดแรงเสียดทานในลูกใหญ่แสดงในรูป 1. บล็อกไม้ได้รับการสนับสนุนทั้งสองลูกกลิ้งทรงกระบอกเพื่อให้บล็อกสามารถย้ายได้อย่างอิสระในแนวนอนที่มีเกือบจะไม่มีแรงเสียดทาน เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นลูกอ้อมในบล็อกกระเด้งออกมาบล็อกที่มุมเอียงที่พยายามแรง timevarying ในบล็อกเฉพาะในช่วงระยะเวลาสั้น ๆ ของผลกระทบ สำหรับลูกเทนนิสระยะเวลาของผลกระทบที่เป็นปกติประมาณ 5 มิลลิวินาที แรงที่จะสามารถแก้ไขได้เป็นส่วนประกอบในแนวตั้งฉากและขนานกับพื้นผิวไม้ ส่วนที่ตั้งฉากเป็นขนาดเท่ากับแรงปฏิกิริยาปกติที่ลูกและองค์ประกอบในแนวนอนคือขนาดเท่ากับแรงเสียดทานที่ลูก องค์ประกอบในแนวนอนทำให้เกิดการบล็อกเพื่อเร่งในทิศทางแนวนอน 19 มิลลิเมตรเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.3 มมหนาดิสก์แบบ piezo เซรามิกที่ถูกผูกติดกับปลายด้านหนึ่งของบล็อกเป็นที่เรียบง่ายและ INEX หม่น ~ $ 2! accelerometer ดิสก์ Piezo ประเภทนี้สามารถสกัดได้จาก buzzers แบบ piezo หรือบัตรอวยพรดนตรี แรงดันเอาท์พุทจากดิสก์แบบ piezo เป็นสัดส่วนโดยตรงกับการเร่งความเร็วของบล็อกจึงให้วัดโดยตรงของแรงเสียดทานเวลาที่แตกต่างกันทำหน้าที่อยู่ด้านล่างของลูก การประมวลผลสัญญาณเฉพาะที่จำเป็นคือการเชื่อมต่อภายนอกตัวเก็บประจุ 20 nF ขนานกับดิสก์แบบ piezo ที่จะขยายเวลาคงดีกว่าในช่วงระยะเวลาของผลกระทบที่ ถ้าสัญญาณที่ส่งออกคือการตรวจสอบที่มีความต้านทานสูงสอบสวน ~ ตัวอย่างเช่นมาตรฐานการสอบสวนแรงดันไฟฟ้า 10 MV !, แล้วสัญญาณจะให้วัดที่เชื่อถือได้ของแรงเสียดทานสำหรับเวลาถึง 20 มิลลิวินาทีหรือมากกว่า จะเป็นการดีที่เราต้องการจะวัดแรงเสียดทานที่กระทำต่อบล็อกมวลที่ไม่มีขีด จำกัด ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่เช่นวัดจะเป็นเรื่องยากมากขึ้น ในกรณีใด ๆ ไม่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างเด้งออกมาเคลื่อนไหวหรือการเร่งพื้นผิวและเด้งออกจากพื้นผิวที่ยังคงอยู่ในส่วนที่เหลือ ความเร็วในแนวนอนและสปินของลูกอาจมีการเปลี่ยนแปลงโดยการเคลื่อนไหวของบล็อกที่อธิบายไว้ในวินาที VI แต่ผลกระทบเหล่านี้สามารถลดลงได้โดยใช้บล็อกที่มีมากหนักกว่าลูก นอกจากนี้ยังมีผลใด ๆ เลยถ้าลูกสไลด์ในบล็อกตลอดตีกลับ สำหรับความเร็วต่ำตีกลับการศึกษาในการทดลองนี้บล็อกมวล 340 กรัม ~ ประมาณหกเท่าของมวลของลูกเทนนิส! ถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้ผลผลิตที่เพียงพอสัญญาณจาก accelerometer บล็อกมีมวลขนาดใหญ่สามารถนำมาใช้ถ้า accelerometer ความสำคัญมากขึ้นที่มีอยู่หรือถ้าใครอยากจะศึกษาการชนกันด้วยความเร็วสูง ลูกที่ปรับตัวลดลงในแนวตั้งลงบนบล็อกไม้ให้เป็นศูนย์การส่งออกจากดิสก์แบบ piezo ที่แสดงให้เห็นว่าดิสก์แบบ piezo ตอบเดียวที่จะเร่งความเร็วของบล็อกในทิศทางแนวนอน อย่างไรก็ตามเพื่อให้บรรลุผลนี้มันเป็นสิ่งจำเป็นที่จะให้แยกการสั่นสะเทือนบางอย่างโดยยึดดิสก์แบบ piezo ที่จะบล็อกยางที่ติดอยู่กับปลายด้านหนึ่งของบล็อกไม้ สองพื้นที่ขนาดใหญ่บล็อกเซรามิกแบบ piezo ถูกติดตั้งอยู่ด้านบนของบล็อกไม้เพื่อให้ทั้งสององค์ประกอบแนวนอนและแนวของแรงในบล็อกไม้ที่อาจได้รับการพิจารณาไปพร้อม ๆ กัน แต่ละบล็อกแบบ piezo ที่มีขนาดใหญ่เป็น 51 มมสแควร์และ 4 มม พวกเขาเชื่อมต่อระบบไฟฟ้าในแบบคู่ขนานที่จะทำหน้าที่เป็นหนึ่งเดียวพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ ~ 51 mm3102 มม! แผ่นแรง พื้นผิวด้านบนของแผ่นได้รับการคุ้มครองโดยอัตโนมัติโดยใช้แผงวงจร 0.3 มมหนาแนบกับแผ่นด้วยเทปกาวสองหน้า พื้นผิวนี้ค่อนข้างเรียบและเป็นที่กล่าวถึงด้านล่างเป็นพื้นผิวแรงเสียดทานต่ำ สำหรับการทดลองบางเกรดดี ~ P800! ทรายกระดาษเทปกาวแน่นกับแผงวงจรที่จะศึกษาการตีกลับออกจากพื้นผิวที่มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่สูงขึ้นของ มันถูกอ้างถึงในต่อไปนี้เป็นพื้นผิวแรงเสียดทานสูง ตีกลับในมุมที่แตกต่างกันได้ทั้งบนพื้นผิวที่กำลังถ่ายทำที่ 100 เฟรม / วินาทีด้วยกล้องวิดีโอดิจิตอลเพื่อตรวจสอบความเร็วของลูกหมุนและมุมก่อนและหลังการตีกลับแต่ละ คลิปวิดีโอที่ถูกย้ายในเวลาจริงผ่านการเชื่อมต่อ FireWire ไปยังคอมพิวเตอร์ iBook สำหรับการวิเคราะห์ แนวนอนและเครื่องชั่งน้ำหนักระยะทางแนวตั้งที่ได้รับการสอบเทียบได้ง่ายๆโดยการวัดขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่เกิดขึ้นจริงและภาพของแต่ละลูกเนื่องจากวัตถุอื่น ๆ หรือขนาดจำเป็นต้องจะอยู่ในระนาบที่แตกต่างกันและนำข้อผิดพลาดรัลแลกซ์

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

2 . เทคนิคการทดลอง
จัดใช้วัดแรงเสียดทานบนลูกใหญ่ที่แสดงในรูปที่ 1 ไม้บล็อกได้รับการสนับสนุนบนสองกระบอกลูกกลิ้งเพื่อให้บล็อกสามารถย้ายได้อย่างอิสระในทิศทางแนวนอนเกือบไม่มีแรงเสียดทานความต้านทาน เหตุการณ์บอลอ้อมในบล็อกเด้งบล็อกเป็นมุมเฉียงพยายามมีแรงกลับ ในบล็อก ในช่วงระยะเวลาสั้น ๆของผลกระทบ สำหรับลูกเทนนิส , ระยะเวลาของผลกระทบโดยทั่วไปประมาณ 5 คุณกำลังจะแก้ไขในคอมโพเนนต์ตั้งฉากและขนานกับพื้นผิวไม้ ส่วนประกอบตั้งฉากเท่ากันขนาดแรงปฏิกิริยาปกติบอลและเป็นองค์ประกอบแนวนอนขนาดเท่ากันกับแรงเสียดทานบนบอล ส่วนแนวนอนทำให้บล็อกเพื่อเร่งในทิศทางแนวนอน เดียม 19 มม. 0.3-mm-thick เซรามิก Piezo Disk ถูกผูกติดกับปลายด้านหนึ่งของบล็อกเป็นง่ายและ inex หม่น ~ $ 2 accelerometer . Piezo ดิสก์ชนิดนี้สามารถสกัดได้จากออด Piezo หรือบัตรอวยพรดนตรีแรงดันจาก Piezo Disk จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราเร่งของบล็อคจึงให้วัดโดยตรงของการเกิดแรงเสียดทานแสดงที่ด้านล่างของลูกบอล แต่ต้องได้ประมวลผลสัญญาณเพื่อเชื่อมต่อภายนอก 20 NF ตัวเก็บประจุในแบบคู่ขนานกับ Piezo Disk ที่จะขยายเวลาคงที่ดีเกินระยะเวลาของผลกระทบถ้าสัญญาณเอาต์พุตอิมพีแดนซ์สูง ตรวจสอบด้วย probe ~ ตัวอย่างเช่น 10-mv แรงดันมาตรฐานหัว ! แล้วสัญญาณออก จะให้วัดที่เชื่อถือได้ของแรงเสียดทานเวลาถึง 20 ms หรือมากกว่า ซึ่งเราต้องการวัดแรงเสียดทานทำบล็อกได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น การวัดมวลอนันต์ แต่จะยากขึ้น ในกรณีใด ๆไม่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างกระเด็นย้ายหรือเร่งพื้นผิวและตีกลับปิดพื้นผิวที่ยังคงอยู่ในส่วนที่เหลือ ความเร็วในแนวนอนและหมุนของลูกอาจจะมีการเปลี่ยนแปลง โดยการเคลื่อนไหวของบล็อกตามที่ระบุไว้ในวินาที ไว แต่ผลกระทบเหล่านี้สามารถทำได้โดยการใช้บล็อกที่เป็นหนักกว่าลูก นอกจากนี้ไม่มีผลเลยถ้าลูกสไลด์ในบล็อกตลอดการตีกลับ สำหรับความเร็วต่ำตีกลับศึกษาในการทดลองนี้ บล็อกมวล 340 g ~ ประมาณหกเท่ามวลของลูกเทนนิส ! ถูกใช้เพื่อให้ได้สัญญาณที่เพียงพอจาก accelerometer .บล็อกที่มีมวลขนาดใหญ่อาจจะใช้ถ้า accelerometer อ่อนไหวได้ หรือถ้าใครอยากศึกษาการชนความเร็วสูง ลูกทิ้งดิ่งลงบนไม้บล็อกให้ศูนย์ส่งออกจาก Piezo Disk , แสดงให้เห็นว่า Piezo Disk ตอบสนองเท่านั้นที่จะเร่งความเร็วของบล็อกในทิศทางแนวนอน อย่างไรก็ตามเพื่อให้บรรลุผลนี้มันเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อให้แยกการสั่นสะเทือน โดยประสาน Piezo ดิสก์เพื่อป้องกันยางที่แนบมากับปลายด้านหนึ่งของไม้บล็อก สองพื้นที่ขนาดใหญ่เซรามิก Piezo บล็อกติดอยู่ด้านบนของบล็อกไม้ เพื่อที่ทั้งแนวตั้งและแนวนอน ส่วนประกอบของแรงต่อไม้บล็อกอาจจะพิจารณาพร้อมกันแต่ละบล็อก Piezo ขนาดใหญ่ 51 มม. สแควร์และหนา 4 มิลลิเมตร พวกเขาเชื่อมต่อระบบไฟฟ้าในแบบคู่ขนานเพื่อทำหน้าที่เป็นเดี่ยว พื้นที่ผิวขนาดใหญ่ 51 mm3102 มม ~ ! บังคับป้าย พื้นผิวด้านบนของแผ่นเป็นกลไกป้องกันการใช้วงจร 0.3-mm-thick บอร์ดแนบโดยตรงไปยังแผ่นด้วยเทปกาวสองหน้า .พื้นผิวค่อนข้างเรียบและมีการอ้างถึงด้านล่างเป็นแรงเสียดทานพื้นผิวต่ำ สำหรับการทดลองบางอย่าง จากเกรด ~ ดี กระดาษกากกะรุนมีเทปกาวแน่นกับวงจรเพื่อศึกษากระเด็นพื้นผิวที่มีความเชื่อมั่นสูง แรงเสียดทาน มันถูกอ้างถึงในต่อไปนี้เป็นแรงเสียดทานพื้นผิวสูงตีกลับที่แตกต่างกันหลายมุมบนพื้นผิวทั้งสองมีถ่ายที่ 100 เฟรม / s ด้วยกล้องวิดีโอดิจิตอลเพื่อตรวจสอบความเร็ว , ลูกหมุน , และมุมก่อนและหลังแต่ละตีกลับ คลิปวีดีโอที่ถูกย้ายในเวลาจริงผ่าน FireWire การเชื่อมต่อกับ iBook คอมพิวเตอร์สำหรับการวิเคราะห์แนวนอนและแนวตั้งเครื่องชั่งระยะทางทำการสอบเทียบโดยการวัดจริงและภาพขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของลูกบอลแต่ละลูก เพราะวัตถุอื่นใดหรือขนาด จะต้องอยู่ในระนาบที่แตกต่างกันและแนะนำ
parallax ข้อผิดพลาด