The topics of oscillatory and simpl

The topics of oscillatory and simple harmonic motion are
of fundamental importance to physics and engineering. The differential equations that describe oscillatory motion are frequently covered in introductory undergraduate courses. The applications are also widespread, including diverse phenomena such as the vibrations of atoms in a crystal, the current in LCR circuits, the transmission of electromagnetic radiation in dielectrics, and chaos.
However, although many students learn how to solve the second-order equations of motion, few have seen the solutions naturally emerge in real physical situations.The present experiment demonstrates these solutions and provides insight into weak and strong damping. The data that are acquired from an off-the-shelf webcam is processed to determine the viscosity of common fluids such as distilled water, ethanol, and methanol. The values are in reasonable agreement with the accepted values.
In the experiment, students use image processing techniques.The use of these techniques is becoming more widespread, especially in video microscopy where a CCD camera is used to track the motion of microspheres or fluorescent proteins in fluidic environments. Some of these techniques have been discussed and used to follow Brownian motion and its dependence, for example, on viscosity, particle size and temperature, and the estimation of Boltzmann’s andAvogadro’s constants. The proposed experiment can serve as an introduction to some commonly used algorithms and tools in image processing such as frame grabbing, color control, motion tracking,and using videos for the quantitative verification of various models.Not surprisingly, there is already a diverse repertoire of experiments performed in introductory physics laboratories that analyze different facets of harmonic motion. These include the use of oscillating water columns,swinging pendulums,6 and masses attached to springs. These experiments analyze simple harmonic motion as well as its nonlinear generalizations using potentiometers,6 photocells, photosensors,and force sensors. In the present experiment,we use a webcam to track the position of a mass oscillating in various fluids and process the images and determine the absolute viscosity of the fluid, a quantity that is conventionally determined using viscometers.This technique differs from traditional methods in several useful respects.example, Alexander and Indelicato9 used a force sensor to monitor the damping of a spherical mass in water and analyzed their data to determine the viscosity.
Their calculation differed from the accepted value by an order of magnitude,indicating the presence of large, systematic errors. Reference 8 describes the use of a photosensor to track the viscous damping of a pendulum in air. This method works very well for gases, but ordinary photosensors cannot be immersed in liquids. Our method acquires data remotely, thus obviating the need for any physical contact with the oscillator.The positions are directly measured and the time stamped displacements can be numerically processed to estimate the velocities.The present experiment extends the list of webcam-based experiments for undergraduate laboratories, which includes the demonstration of the diffraction of light12 and the diffusion of ink in water, and quantitative measurements on shadows, sprouting water jets, hanging chains, and caustic reflections.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

มีหัวข้อของการเคลื่อนไหว harmonic และ oscillatory
สำคัญพื้นฐานฟิสิกส์และวิศวกรรม สมการเชิงอนุพันธ์ที่อธิบายการเคลื่อนไหว oscillatory มักครอบคลุมในหลักสูตรระดับปริญญาตรีที่เกริ่นนำ โปรแกรมประยุกต์สามารถแพร่หลาย รวมทั้งปรากฏการณ์ที่หลากหลายเช่นการสั่นสะเทือนของอะตอมในผลึก กระแสในวงจร LCR การส่งผ่านของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าใน dielectrics แล้วความวุ่นวาย
อย่างไรก็ตาม แม้ว่านักเรียนจำนวนมากได้เรียนรู้วิธีการแก้สมการลำดับที่สองของการเคลื่อนไหว น้อยได้เห็นโซลูชั่นเกิดตามธรรมชาติในสถานการณ์จริงจริงทดลองนำเสนอแสดงให้เห็นถึงวิธีแก้ไขปัญหาเหล่านี้ และช่วยให้เข้าใจในการลดเสียงรบกวนที่อ่อน และแข็งแรง ประมวลผลข้อมูลที่ได้มาจากเว็บแคมมีรูปการตรวจสอบความหนืดของของเหลวเช่นกลั่นน้ำทั่วไป เอทานอล และเมทานอล ค่าอยู่ในข้อตกลงที่เหมาะสมกับการยอมรับค่านั้น
ในทดลอง นักเรียนใช้เทคนิคการประมวลผลภาพการใช้เทคนิคเหล่านี้จะยิ่งฉาวโฉ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน microscopy วิดีโอที่มีใช้กล้อง CCD เพื่อติดตามการเคลื่อนไหวของ microspheres หรือโปรตีนเรืองแสงในสภาพแวดล้อม fluidic บางเทคนิคเหล่านี้มีการกล่าวถึง และใช้ในการติดตามการเคลื่อนที่แบบบราวน์และการพึ่งพา เช่น ความหนืด ขนาดอนุภาค และอุณหภูมิ และการประเมินของค่าคงตัวของโบลทซ์มานน์ andAvogadro ทดลองนำเสนอสามารถทำหน้าที่เป็นบทนำบางอัลกอริทึมที่ใช้โดยทั่วไป และเครื่องมือในการประมวลผลเช่นเฟรมโลภ การควบคุมสี ภาพเคลื่อนไหวติดตาม และใช้วิดีโอสำหรับการตรวจสอบเชิงปริมาณของรุ่นต่าง ๆไม่น่าแปลกใจ แล้วมีตัวละครหลากหลายการทดลองในห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เกริ่นนำที่วิเคราะห์แง่มุมต่าง ๆ ของการเคลื่อนไหวของ harmonic เหล่านี้รวมถึงการใช้ขาน้ำคอลัมน์ ควง pendulums, 6 และฝูงกับสปริง วิเคราะห์ทดลองเหล่านี้เคลื่อนไหวง่าย harmonic เป็น generalizations ที่ไม่เชิงเส้นโดยใช้ potentiometers, 6 photocells, photosensorsและบังคับให้เซ็นเซอร์ ในปัจจุบันทดลอง เราใช้เว็บแคมเพื่อติดตามตำแหน่งของมวลขาในของเหลวต่าง ๆ และประมวลผลภาพ และกำหนดความหนืดสัมบูรณ์ของน้ำ ปริมาณที่ดีกำหนดโดยใช้ viscometersเทคนิคนี้แตกต่างจากวิธีการดั้งเดิมในหลาย respects.example มีประโยชน์ อเล็กซานเดอร์และ Indelicato9 ใช้เซ็นเซอร์แรงลดเสียงรบกวนของมวลทรงกลมในน้ำการตรวจสอบ และวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อกำหนดความหนืด
คำนวณความแตกต่างจากค่าที่ยอมรับ โดยการสั่งของขนาด การแสดงสถานะของข้อผิดพลาดขนาดใหญ่ ระบบการ อ้างอิงที่ 8 อธิบายถึงการใช้ของ photosensor ติดตามลดความหนืดของลูกตุ้มในอากาศ วิธีนี้ใช้ได้ดีสำหรับก๊าซ แต่ photosensors ธรรมดาไม่แช่อยู่ในของเหลว วิธีการของเราได้ฝึกฝนข้อมูลระยะไกล ดัง obviating ต้องการติดต่อใด ๆ ทางกายภาพกับ oscillator ที่ตำแหน่งที่จะวัดโดยตรง และเวลาที่ประทับ displacements สามารถเรียงตามตัวเลขประมวลผลประเมินตะกอนทดลองนำเสนอขยายรายการของเว็บแคมที่ใช้ทดลองในห้องปฏิบัติการปริญญาตรี ซึ่งรวมถึงการสาธิตการเลี้ยวเบนของ light12 และแพร่ของหมึกในน้ำ และการวัดเชิงปริมาณในเงา งอกน้ำ jets แขวน และโซ่สะท้อนอ่าง

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

หัวข้อของการลังเล และการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย
ความสำคัญพื้นฐานของฟิสิกส์และวิศวกรรม ค่าสมการที่อธิบายการเคลื่อนที่ลังเลบ่อยครอบคลุมในหลักสูตรปริญญาตรีเบื้องต้น การใช้งานยังแพร่หลาย รวมทั้งปรากฏการณ์ที่หลากหลาย เช่น การสั่นของอะตอมในผลึก ปัจจุบัน LCR วงจร ,การส่งผ่านรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในได และความวุ่นวาย
อย่างไรก็ตาม แม้ว่านักเรียนหลายคนเรียนรู้วิธีการแก้สมการของการเคลื่อนไหวที่สอง น้อยได้เห็นโซลูชั่นธรรมชาติออกมาในสถานการณ์ทางกายภาพจริง การทดลองนำเสนอและสาธิตโซลูชั่นเหล่านี้ให้ลึกลงไปที่อ่อนแอและแข็งแรง หมาดๆข้อมูลที่ได้มาจากการปิดชั้นเว็บแคมมีการประมวลผลเพื่อตรวจสอบความหนืดของของเหลวทั่วไปเช่นกลั่น เอทานอล และเมทานอล ค่าที่เหมาะสมในข้อตกลงกับการยอมรับค่านิยม
ในการทดลอง นักเรียนใช้เทคนิคการประมวลผลภาพ การใช้เทคนิคเหล่านี้จะกลายเป็นที่แพร่หลายมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกล้องจุลทรรศน์ CCD กล้องวิดีโอที่ใช้ในการติดตามการเคลื่อนไหวของไมโครสเฟียร์หรือโปรตีนเรืองแสงในสภาพแวดล้อม fluidic . บางส่วนของเทคนิคเหล่านี้ได้รับการกล่าวถึงและใช้ในการติดตามการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนและการพึ่งพา , ตัวอย่างเช่น , ความหนืด , ขนาดอนุภาคและอุณหภูมิและการรวมของ andavogadro เป็นค่าคงที่เสนอการทดลองใช้เป็นคำนำบางขั้นตอนวิธีและเครื่องมือที่ใช้กันทั่วไปในการประมวลผลภาพ เช่น กรอบโลภ , การควบคุม , การติดตามการเคลื่อนไหวและการใช้สี , วิดีโอเพื่อตรวจสอบปริมาณของรุ่นต่างๆ ไม่จู่ ๆมีอยู่แล้วละครที่หลากหลายของการทดลองในเบื้องต้นฟิสิกส์ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์แง่มุมต่างๆของฮาร์มอนิกการเคลื่อนไหว เหล่านี้รวมถึงการใช้ชนิดคอลัมน์ น้ำควงลูกตุ้ม 6 และมวลติดสปริง การทดลองวิเคราะห์การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายเป็นเชิงเส้นทั่วไปใช้ photosensors photocells , Potentiometers , 6 ,และบังคับให้เซ็นเซอร์ ในการทดลอง ปัจจุบันเราใช้เว็บแคมเพื่อติดตามตำแหน่งของมวลสั่นในของเหลวต่างๆ และประมวลผลภาพ และตรวจสอบความหนืดสัมบูรณ์ของของเหลว , ปริมาณที่แต่เดิมตั้งใจใช้ส์วิสโคมิเตอร์ เทคนิคนี้แตกต่างจากวิธีการแบบดั้งเดิมใน respects.example มีประโยชน์หลายอเล็กซานเดอร์และ indelicato9 ใช้บังคับเซ็นเซอร์ตรวจสอบความหน่วงของมวลทรงกลมในน้ำและวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อหาค่าความหนืด .
การคำนวณของพวกเขาแตกต่างจากมูลค่าที่ยอมรับโดยคำสั่งของขนาดบ่งชี้สถานะของข้อผิดพลาดของระบบขนาดใหญ่ . อ้างอิง 8 อธิบายการใช้ของ photosensor ติดตามความหนืดความหน่วงของลูกตุ้มในอากาศวิธีนี้ใช้ได้ดีสำหรับก๊าซ แต่ธรรมดา photosensors ไม่สามารถแช่ในของเหลว วิธีการได้รับข้อมูลจากระยะไกลจึง obviating ทางกายภาพใด ๆติดต่อกับ oscillator . ตำแหน่งที่วัดโดยตรง และประทับเวลาสูงสุดสามารถประมวลผลตัวเลขการประมาณความเร็ว .การทดลองในปัจจุบันขยายรายชื่อของเว็บแคมจากการทดลองระดับห้องปฏิบัติการ ซึ่งรวมถึงการสาธิตของการเลี้ยวเบนของ light12 และการแพร่กระจายของหมึกในน้ำ และการวัดเชิงปริมาณในเงา , แตกหน่อเครื่องบินน้ำแขวนโซ่และสะท้อน
ติดสัด