*Майер Р.В. Об использовании подключенного к ПЭВМ оптодатчика в учебных опытах по механике // Современное образование. 2014. № 3. URL: http://e-notabene.ru/pp/article_11839.html.
Одно из направлений совершенствования демонстрационных и лабораторных опытов по механике заключается в использовании компьютера и подключенного к нему оптодатчика для измерения скорости движения тела [1–4]. Оптодатчик состоит из светодиода (или лампочки), фотодиода, расположенных напротив друг друга, и схемы сопряжения с ПЭВМ [7; 11]. Может быть использован фабричный оптодатчик, например из комплекта приборов по механике, производимого РНПО «Росучприбор». Сигнал от фотодиода поступает через схему сопряжения (формирователь прямоугольных импульсов) в компьютер, где он обрабатывается программой, которая выводит на экран время освещения и затемнения светового пучка, вычисляет скорость или строит график ее зависимости от времени [5; 6; 8]. Рассмотрим несколько опытов, в которых оптодатчик используется для измерения скорости и ускорения.
Опыт 1. Изучение движения тележки под действием постоянной силы
Экспериментальная установка состоит из горизонтальных направляющих, по которым с трением катается тележка массой m_1 = 3,2 кг. К ней привязана нить, перекинутая через неподвижный блок; к концу нити прикреплен груз массой m_2 = 0,3–1 кг. Для измерения скорости и ускорения тележки 1, движущейся под действием некоторой силы, на ней закрепляют оптодатчик, который с помощью длинных проводников подключен к ПЭВМ, а над ней устанавливают пластину 2 с прорезями (рис. 1). В наших опытах длина пластины с прорезями 1,2 м, ширина прорезей 1 см, расстояние между прорезями 1 см. В другом случае использовалась пластина длиной 40 см, ширина прорезей 1 см, расстояние между прорезями 4 см.
Оптодатчик подключают к компьютеру и запускают программу, измеряющую время, пока фотодиод оптодатчика был освещен и затемнен; результаты выводятся на экран и записываются в текстовый файл. Программа содержит цикл и выводит на экран количество оборотов цикла, произошедших за время перекрывания фотодиода. Чтобы получить результат в секундах, необходимо определить число оборотов цикла за 10–20 с. В наших опытах 1 секунде соответствовало примерно 550 оборотов цикла, что учтено в программе. Перед выполнением измерений следует перекрыть световой поток оптодатчика на 20–30 с, контролируя это время секундомером, и сравнить его с результатом, выдаваемым ПЭВМ.