Nuolen liikkeen tutkimista Vernierin videoanalyysiohjelmalla

[edit. 5.6. Artikkelissa mainittu tallennusongelma on korjattu versiossa 1.07-334.]

Vernier Video Analysis on uusi videoanalyysiohjelma. Ohjelma toimii verkkosovelluksen, joten käyttäjän ei tarvitse asentaa mitään omalle koneelleen. Ohjelma toimii myös mobiililaitteissa ja Chromebookeissa. Kun opettaja on hankkinut tunnukset, hän lähettää linkin koulun oppilaille ja he pääsevät käyttämään ohjelmaa omalta koneeltaan.

Kuvasin mökilläni itseäni ampumassa jousella. iPhonen hidastus oli 260 FPS. Siirsin videon Macciini. Video ei sellaisenaan siirtynyt ohjelmaan, vaan avasin sen Quicktime-ohjelmalla ja tallensin sen mov-tiedostona. Vaikuttaisi siltä, että ohjelmaan siirtyvät ainakin mp4-videot sujuvasti. 

Ohjelman käynnistyessä avautuu ikkuna, jossa Valitse tiedosto -painiketta klikkaamalla saa ladattua videon ohjelmaan.

Kuva, joka sisältää kohteen näyttökuva

Kuvaus luotu automaattisesti

Oikean alakulman ratas-painikkeen takaa saa säädettyä kehysnopeuden.

Mittakaavan ja akselien suunnat saa määriteltyä ikkunan vasemman reunan Mittakaava-painikkeella.

Pisteiden paikat määritetään Lisää painikkella

Polku-painikkeella saa pisteet näkyviin ja/tai piilotettua. Objektit painikkeen avulla voi lisätä uuden objektin, jota tutkia. Muokkaa painikkeella saa siirreltyä ja poistettua pisteitä.

Mittaustulokset näkyvät reaaliajassa oikean reunan kuvaajassa ja taulukossa. Klikkaamalla koordinaattiakselien tunnuksiin saa määriteltyä tutkittavat lukusarjat.

Käyrän sovitus ja integrointi ja interpolointi saadaan tuotettua klikkaamalla kuvaajan vasemmassa alareunassa olevaa koordinaatisto-kuvaketta.

Sovituksen tiedot tulevat näkyviin kuvaajaan.

Tämän videoanalyysin perusteella nuolen keskimääräisen kiihtyvyyden puolikas olisi noin 908 m/s^2 eli kiihtyvyys olisi noin 1800 m/s^2 ja nuolen nopeus sen irrottua jousesta noin 32 m/s.

Toki tiedän, että jouseen kohdistuva voima ei ole vakio, mutta koska kiihdytyksen aikaan minulla on käytettävissä vain muutama piste ja niidenkin paikan epätarkkuus on suurehko, päätin tutkia vain keskikiihtyvyyttä.

Pitäisi hankkia vielä vikkelämpi kamera tai sitten kiinnittää nuoleen kiihtyvyysanturi (taidan tehdä tämän joskus), jotta pääsisin tutkimaan hetkittäistä kiihtyvyyttä.

Mittaustulokset voi kopioida normaalisti ja vaikka ne ovat desimaalipilkulla eroteltuja, niin ne siirtyvä oikein GeoGebran taulukkolaskentaan.

Tämä videoanalyysi on minusta todella helppokäyttöinen ja se toimii ainakin minun tarpeisiini riittävän hyvin. Tällä hetkellä en saa tallennettuja analyysejä auki Macversiossa, veikkaan että tuo bugi korjautunee lähiaikoina. 

Verrattuna LoggerPro:n videoanalyysiin, niin tämän ohjelman käyttö on yksinkertaisempaa, käyttöliittymä on selkeä ja riittävän yksinkertainen. Tämä on mukava lisä fysiikan open työvälinepakettiin.

Tehtävä

Annoin Fy5 oppilailleni tällaisen tehtävän.

Nuolen massa on 35 g ja sen pituus on 83 cm. Videon framerate on 260 fps.
a) Esitä nuolen paikka ajan funktiona.
b) Määritä nuolen keskikiihtyvyys kiihdytyksen aikana.
c) Määritä nuolen nopeus, kun se irtoaa jousesta.
d) Määritä voima, joka kohdistuu nuoleen jousessa.
e) Kuinka pitkän ajan nuoli on kiihtyvässä liikkeessä (eli kiinni jänteessä)? Jos tässä ajassa nuoli tekisi puolikkaan poikittaisen värähdyksen, niin kuinka suuri tulisi värähtelyn perustaajuus olla? Tämä liittyy jousiampujan paradoksiin (Archers paradox).

Linkit

Vernier Video Analysis sivut. https://www.vernier.com/product/video-analysis/

Fysiikan laudaturtutkielma vuosituhannen alun DFCL-kurssilta. https://mikonfysiikka.files.wordpress.com/2020/05/rahikka-2003-interaktiivinen-video-fysiikan-opetuksessa.pdf

Meet-tallenteen linkin jakaminen

Tallennan Meet-oppituntini toisinaan, jotta oppilaat voivat katsoa tarinan uudestaan ja poissaolijoillekin tulee mahdollisuus saada kuulla ääntäni.

Videolla näytän, miten jaan linkin oppilaille Classroomissa. Toki voi sen jakaa myös Classroomin Materiaalit kohdassa Jaa -> Drive->…

Lisää bloggauksia Meet-oppitunneista.