ผลของแรงต้านอากาศต่อการตกของกรวยกระดาษด้วยเทคนิคการวิเคราะห์วิดีโออัตราเร็วสูง
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของแรงต้านอากาศต่อการตกของกรวยกระดาษด้วยเทคนิคการวิเคราะห์วิดีโออัตราเร็วสูง การดำเนินงานวิจัยได้ใช้กล้องวีดีโออัตราเร็วสูงบันทึกการเคลื่อนที่ ด้วยอัตรา 240 ภาพต่อวินาที และใช้โปรแกรมแทรกเกอร์ ในการวิเคราะห์การตกแบบมีแรงต้านของกรวยกระดาษสี่ขนาด (มวลเท่ากันที่ 12 กรัม) และปล่อยที่ระดับความสูง 2.50 เมตร ผลจากการศึกษาพบว่า 1) กรวยกระดาษทั้งสี่ขนาดไม่ได้ตกอย่างอิสระตามแรงโน้มถ่วงของโลก เนื่องจากอัตราเร็วของกรวยกระดาษไม่ได้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับเวลา และพบว่ากรวยกระดาษขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5.00 และ 5.70 เซนติเมตร มีการเข้าสู่อัตราเร็วปลายคงที่ ที่ 4.42±0.03 และ 3.97±0.04 เมตรต่อวินาที ตามลำดับ มีร้อยละความแตกต่างเฉลี่ยจากค่าทางทฤษฎีร้อยละ 0.87 2) เมื่อศึกษาเส้นทางการเคลื่อนที่ของกรวยกระดาษด้วยนำค่าอัตราเร็วปลายที่เข้าสู่ค่าคงที่จากการทดลองไปแทนค่าในสมการตำแหน่งที่เป็นฟังก์ชันของเวลา พบว่ามีเส้นทางใกล้เคียงกับเส้นทางจริงซึ่งได้จากการติดตามการเคลื่อนที่ของกรวยกระดาษ 3) การทดลองนี้ทำให้เห็นว่าแรงต้านอากาศที่กระทำต่อกรวยกระดาษแปรผันตามอัตราเร็วกำลังสองโดยพบว่าแรงต้านที่คงที่ในช่วงความเร่งเข้าสู่ศูนย์ มีค่าใกล้เคียงน้ำหนักของกรวยกระดาษ มีร้อยละความแตกต่างอยู่ที่ร้อยละ 2.51 ดังนั้นการศึกษาการตกแบบมีแรงต้านของกรวยกระดาษด้วยเทคนิคการวิเคราะห์วิดีโออัตราเร็วสูงนี้สามารถพิสูจน์ทฤษฎี เป็นแนวทางให้ผู้สอนนำไปอธิบายเพื่อเชื่อมโยงเนื้อหาการตกแบบมีแรงต้านในห้องเรียนกับสถานการณ์จริง
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
ลิขสิทธ์ ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระนครเอกสารอ้างอิง
C. A. Jara, F. A. Candelas, S. T. Puente and F. Torres, “Hands-on experiences of undergraduate students in Automatics and Robotics using a virtual and remote laboratory,” Computers & Education, vol. 57, no. 4, pp. 2451-2461, 2011.
N. Hırça, “The influence of hands on Physics experiments on scientific process skills according to prospective teachers’ experiences,” European Journal of Physics Education, vol. 4, no. 1, pp. 1-9, 2013.
A. Mooldijk, T. V. D. Valk and J. Wooning, “Top angle and the maximum speed of falling cones,” Science education international, vol. 17, no. 3, pp. 161-169, 2006.
Y. J. Chiu and F. Y. Chen, “Students’ misunderstanding of Galileo’s experiment on the leaning tower of Pisa,” in Proceeding of The International Conference New Perspectives in Science Education, Italy, 2012. pp. 1-5.
P.Wattanakasiwich and J. Poonyawatpornkul, “High-speed video analysis in Mechanics,” Srinakharinwirot Science Journal, vol. 28, no. 2, pp. 211-232, 2012.
S. Phommarach and P. Wattanakasiwich and I. D. S. Johnston, “Video analysis of rolling cylinders,” Physics Education, vol. 47, no. 2, pp. 189-196, 2012.
L. K. Wee, C. Charles, G. H. Goh, S. Tan and T. L. Lee “Using Tracker as a pedagogical tool for understanding projectile motion,” Physics Education, vol. 47, no. 4, pp. 448-455, 2012.
J. Poonyawatpornkul and P. Wattanakasiwich, “High-speed video analysis of damped harmonic motion,” Physics Education, vol. 48, no. 6, pp. 782-789, 2013.
J. Poonyawatpornkul and V. Luksameevanish, “High speed video technique analysis of an object moving on an inclined plane,” Naresuan University International Journal of Science, vol. 15, no. 2, pp. 16-24, 2018.
G. R. Kneller, “Using quaternions to calculate RMSD,” Journal of Computational Chemistry, vol. 25, no. 16, pp. 1-9, 2004.
A. Ahmad and R. M. Mourya, “Testing and Analysis of Spherical and Aerodynamic Helmet in open Circuit Low Speed Wind Tunnel,” International Journal of Engineering Research and Technology, vol. 9, no. 1, pp. 233-238, 2020.
