Ứng dụng vi điều khiển arduino và công nghệ bluetooth để chế tạo bộ thí nghiệm khảo sát hệ số ma sát và lực hướng tâm

Bài viết này trình bày việc ứng dụng vi điều khiển Arduino và công nghệ Bluetooth để chế tạo bộ thí nghiệm khảo sát hệ số ma sát và lực hướng tâm. Bộ thí nghiệm khảo sát được quá trình chuyển tiếp giữa lực ma sát nghỉ và ma sát trượt, đồng thời khảo sát được tính chất của lực hướng tâm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng vi điều khiển arduino và công nghệ bluetooth để chế tạo bộ thí nghiệm khảo sát hệ số ma sát và lực hướng tâm Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ARDUINO VÀ CÔNG NGHỆ BLUETOOTH ĐỂ CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT HỆ SỐ MA SÁT VÀ LỰC HƯỚNG TÂM Nguyễn Thành Phúc*, Quách Uy Lập Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh *Tác giả liên lạc: xedainhan@gmail.com TÓM TẮT Bài báo này trình bày việc ứng dụng vi điều khiển Arduino và công nghệ Bluetooth để chế tạo bộ thí nghiệm khảo sát hệ số ma sát và lực hướng tâm. Bộ thí nghiệm khảo sát được quá trình chuyển tiếp giữa lực ma sát nghỉ và ma sát trượt, đồng thời khảo sát được tính chất của lực hướng tâm. Với khả năng giao tiếp với máy vi tính thông qua kết nối bluetooth, dữ liệu thực nghiệm được ghi nhận liên tục và nhanh chóng; biểu diễn được quá trình chuyển tiếp giữa lực ma sát nghỉ và ma sát trượt; sự phụ thuộc của lực hướng tâm với các đại lượng khối lượng, tốc độ góc, khoảng cách. Từ đó, người sử dụng có thể tính được hệ số ma sát nghỉ và hệ số ma sát trượt giữa hai bề mặt vật liệu bất kì; khảo sát biểu thức lực hướng tâm với độ sai biệt nhỏ hơn 10% so với bộ thí nghiệm hiện có trên thị trường. Bộ thí nghiệm góp phần hỗ trợ giáo viên và học sinh trong việc dạy và học kiến thức về lực ma sát, lực hướng tâm trong chương trình Vật lí lớp 10 Trung học Phổ thông. Từ khóa: Vi điều khiển Arduino, công nghệ Bluetooth. APPLICATION OF ARDUINO MICROCONTROLLER AND BLUETOOTH TECHNOLOGY FOR DESIGNING AN EXPERIMENTAL KIT EXAMINING THE COEFFICIENT OF FRICTION AND CENTRAL FORCE Nguyen Thanh Phuc*, Quach Uy Lap Ho Chi Minh City University of Education *Corresponding Author: xedainhan@gmail.com ABSTRACT This article demonstrates the application of Arduino microcontroller and Bluetooth technology into fabricating testing sets for friction coefficient and central force. The experiment kit can investigate the transition between static friction and kinetic friction while investigating the properties of central force. With the ability to communicate with a computer through bluetooth connectivity, data will be recorded continuously and rapidly, which demonstrates the transition between static friction and kinetic friction along with the dependence of central force on mass, angular velocity and distance. Following up, the user can calculate the coefficient of resting friction and friction coefficient between two surfaces of any material together with investigating central force with an inexactness of less than 10% compared to the existing kits on the market. Hence, this kit will assist teachers and students in teaching and learning the knowledge of friction and central force in 10th grade Physics. Keywords: Arduino microcontroller, Bluetooth technology. 516 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học TỔNG QUAN nhiên, bộ thí nghiệm này còn bộc lộ Ở thị trường trong nước, bộ thí nghiệm nhiều hạn chế như sai số phép đo phụ khảo sát lực ma sát bằng phương pháp thuộc rất nhiều vào người làm thí mặt phẳng nghiêng do Công ty Cổ nghiệm, việc thu thập kết quả mất thời phần Sách và Thiết bị Trường học sản gian, không cho thấy quá trình chuyển xuất (2018) đang sử dụng rộng rãi ở từ ma sát nghỉ sang ma sát trượt. các trường trung học phổ thông.Tuy Hình 1. Bộ thí nghiệm khảo sát hệ số ma sát của Công ty Cổ phần Sách và Thiết bị Trường học sản xuất (trái) và Bộ thí nghiệm khảo sát hệ số ma sát do hãng Pasco sản xuất (phải) Bên cạnh đó, ở thị trường ngoài nước, liệu kết quả lực ma sát theo thời gian bộ thí nghiệm khảo sát hệ số ma sát do lên máy vi tính một cách nhanh chóng, hãng Pasco (2018) sản xuất có khả tự động. Bộ thí nghiệm này biểu diễn năng cập nhật giá trị lực ma sát tự động được quá trình chuyển đổi lực ma sát lên máy vi tính, tiện lợi cho việc quan nghỉ qua ma sát trượt. Đồng thời sát kết quả thí nghiệm, tuy nhiên do giá phương pháp đĩa xoay mà chúng tôi sử thành của bộ thí nghiệm cao, và các vật dụng để khảo sát hệ số ma sát là một tư thay thế khó tìm kiếm nên việc sử phương pháp mới, chưa từng được áp dụng bộ thí nghiệm của hãng Pasco là dụng ở các bộ thí nghiệm trong và khá khó khăn. ngoài nước. Bên cạnh đó, bộ thí Chính vì vậy, bộ thí nghiệm khảo sát nghiệm này có giá thành không cao, hệ số ma sát được nhóm chúng tôi phù hợp cho nhu cầu trang bị ở các nghiên cứu có khả năng cập nhật dữ trường phổ thông. Hình 2. Bộ thí nghiệm khảo sát lực hướng tâm do Công ty Cổ phần Sách và Thiết bị Trường học sản xuất Hình 2 là bộ thí nghiệm về lực hướng bị Trường học sản xuất và trang bị cho tâm do Công ty Cổ phần Sách và Thiết các trường trung học phổ thông 517 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học (2018).Tuy nhiên, bộ thí nghiệm này tr. 10-18). Đối với môn vật lý, việc ứng cồng kềnh, kết quả của bộ chỉ cho thấy dụng các bộ thí nghiệm kết nối với máy được mối quan hệ giữa lực hướng tâm vi tính đang là một xu thế tất yếu trong theo khoảng cách, việc quan sát số liệu việc đổi mới phương pháp dạy và học. thí nghiệm khó khăn do thanh thước Cụ thể như các công trình nghiên cứu quay quanh trục trong quá trình làm thí của Hoàng Văn Huệ (2012), Mai nghiệm. Ngoài ra con có bộ thí nghiệm Hoàng Phương (2016, tr.68-75) và khảo sát lực hướng tâm hãng Pasco sản Nguyễn Huỳnh Duy Khang (2016, tr. xuất tương đối nhỏ gọn, có thể cập nhật ...