ห้องปฏิบัติการเสมือน: การตกอย่างอิสระ

ห้องปฏิบัติการการตกอย่างอิสระเสมือนจริง ลูกเหล็กที่ยึดไว้ด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าตกตามไม้บรรทัดแนวตั้งผ่านเซนเซอร์สองตัวที่ปรับตำแหน่งได้ เซนเซอร์วัดได้ทั้งเวลาตกระหว่างตำแหน่งทั้งสอง (โหมดเวลา) หรือความเร็วขณะผ่าน (โหมดความเร็ว) พร้อมข้อผิดพลาดการวัดจำลองที่กำหนดค่าได้ (แบบสุ่มและเชิงระบบ)

ลากเซนเซอร์ (แถบสีน้ำเงิน) เพื่อเปลี่ยนตำแหน่งบนไม้บรรทัด บนเครื่องวัด ให้คลิกวงกลมเพื่อเลือกโหมดเวลาหรือความเร็ว เปิดหรือปิดแม่เหล็กไฟฟ้าที่จับลูกบอล หรือคลิกเริ่มใหม่เพื่อนำลูกบอลกลับไปที่แม่เหล็กไฟฟ้า

ข้อผิดพลาด $\alpha$ เกิดจากตัวแปรสุ่ม ทุกครั้งที่คำนวณเวลาตกหรือความเร็ว จะสุ่มค่า $\alpha$ จากช่วง $[-\epsilon, \epsilon]$ แล้วบวกเข้ากับค่าที่อุปกรณ์รายงาน โดย $\epsilon$ คือแอมพลิจูดของสัญญาณรบกวน ค่า $\alpha$ มีสององค์ประกอบ ได้แก่ ข้อผิดพลาดสุ่ม (การแจกแจงแบบเกาส์ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ค่าที่คำนวณได้) และข้อผิดพลาดเชิงระบบ (ค่าเยื้องที่บวกเข้ากับค่าที่คำนวณได้)

การจำลองนี้ทำตามวิธีของการทดลองในห้องปฏิบัติการจริง โดยใช้ค่าที่วัดโดยตรง (เวลาหรือความเร็ว) เพื่อประมาณความเร่งโน้มถ่วง รวมทั้งข้อผิดพลาดการวัดที่สมจริง และนำเสนอแนวคิดเรื่องความไม่แน่นอนของการทดลองกับการแพร่กระจายของข้อผิดพลาด

Marco P. M. de Souza