Здещиц В.М., Бакай А.В.
[valeriy.zdeschits@kdpu.edu.ua]
Криворізький державний педагогічний університет, Україна
 Download in PDF: http://fmo-journal.fizmatsspu.sumy.ua/journals/2019-v1-19/2019_1-19-Zdeshchyts_Bakay_FMO.pdf
РОЗВ'ЯЗАННЯ ДИЛЕМИ ТАРЗАНА: ПРАКТИЧНИЙ АСПЕКТ
З метою доведення нетривіальної тези, що оптимальний кут відриву від ліани не є 45 градусів, розглянута теорія, яка описує процес стрибка Тарзана через прірву, та проведені дослідження, за допомогою яких цю тезу було теоретично та експериментально доведено.
Формулювання проблеми. Розв’язання дилеми Тарзана дозволяє продемонструвати студентам-фізикам першого курсу силу теоретичної фізики, але неузгодженість її висновків щодо траєкторії та дальності польоту з результатами дослідів значно знижує цінність такого підходу до навчання.
Матеріали і методи. Робота носить теоретичний та прикладний характер. Поставлена проблема вирішувалася за допомогою розроблених дослідницьких установок, параметри процесів в яких були теоретично обґрунтовані. Методологічно дослідження базувалися на відомих законах кінематики та збереження енергії, а її основні науково-практичні результати отримані з використанням відео- та фотореєстрації, цифрових технологій обробки результатів багаточисельних експериментів.
Результати. Основним результатом роботи є отримання формули, яка описує залежність максимальної довжини стрибка Тарзана від кута відриву, швидкості розгону, довжини ліани та її висоти над поверхнею землі. Це дозволяє студентам використовуючи Excel або математичний пакет MathCAD розрахувати траєкторію руху матеріальної точки та її кінематичні параметри, які узгоджуються з експериментом.
Висновки. Доведено, що теоретичні викладки при розгляді будь-якого фізичного явища можна зупиняти лише тоді, коли теоретично отримані залежності повністю узгоджуються з результатами експериментів.
Розроблені мініатюрні установки надають можливість фронтального проведення лабораторної роботи на тему: «Тіло кинуте під кутом до горизонту», коли кожному студенту або учню надається дослідницька установка. При цьому можлива різна глибина досліджень з використанням знань не тільки з кінематики, динаміки , аеродинамічних властивостей тіл, оптики, а й методів реєстрації фізичних процесів.
КЛЮЧОВІ СЛОВА: класична механіка, дилема Тарзана, фізична освіта.
SOLUTION OF TARZAN'S DILEMMA: PRACTICAL ASPECT
V.M. Zdeshchyts, A.V. Bakay
Kryvy Rih State Pedagogical University, Ukraine
In order to prove the non-trivial thesis that the optimal angle of separation from the veneer is not 45 degrees, a theory has been developed that describes the process of Tarzan's jump through the abyss, and studies have been carried out to help theoretically and experimentally prove this thesis.
Formulation of the problem. The solution of Tarzan's dilemma makes it possible to demonstrate the strength of theoretical physics to first-year physics students, but the inconsistency of its conclusions on the trajectory and range of flight with the results of experiments greatly reduces the value of this approach to learning.
Materials and methods. The work is theoretical and applied. The problem was solved with the help of developed research facilities, parameters of processes in which were theoretically substantiated. Methodological research based on the known laws of kinematics and energy conservation, and its main scientific and practical results obtained using video- and photo recording, digital processing of the results of numerous experiments.
Results. The main result of the work is to obtain a formula that describes the dependence of the maximum length of the Tarzan jump from the angle of separation, acceleration rate, length of the veneer and its height above the surface of the earth. This allows students to use the Excel or mathematical package MathCAD to calculate the trajectory of the material point and its kinematic parameters that are consistent with the experiment.
Conclusions. It is proved that the theoretical calculations when considering any physical phenomenon can be stopped only when the dependence theory fully consistent with experimental results. Developed miniature installations provide the possibility of frontal conducting of laboratory work on the topic: "Body thrown at an angle to the horizon," when each student or pupil is provided with a research facility. At the same time possible different depth of research with the use of knowledge not only from kinematics, dynamics, aerodynamic properties of bodies, optics, but also methods of registration of physical processes.
Key words: classical mechanics, Tarzan's dilemma, physics education.
Список використаних джерел
- Kajiyama Y. Tarzan’s dilemma for elliptic and cycloidal motion. Journal of Basic and Applied Physics. 2016, Vol. 5, Issue 1, P. 1-7.
- Mungan C. E. Analytically solving Tarzan's dilemma. The Physics Teacher. 2014. Vol. 52. Р. 6.
- Rave M., Sayers M. Tarzan's dilemma: A challenging problem for Introductory physics students. The Physics Teacher. 2013. Vol. 51, Issue 8. Р. 456-458.
- Shima H. How far can Tarzan jump? European Journal of Physics. 2012. Vol. 33. Р. 1687-1693.
- Trout K. Р., Gaston C. A. Active-learning physics experiments using the Tarzan swing. The Physics Teacher. 2001. Vol. 39, Issue 3. Р. 160-163.
|