Kuvateksti: Kuvanäkymä perigeessä ja apogeessa
Opettajana etsin aina laboratorioita yksinkertaisten, opiskelijoille sopivien asetusten avulla. Nykyinen suosikkini on löytää valon nopeus suklaalla.
Äskettäin arXiviin ladattuun uuteen artikkeliin Kevin Krisciunas Texas A&M: stä kuvaa menetelmää kuun kiertoradan epäkeskeisyyden määrittämiseksi yllättävän pienellä virheellä käyttämällä vain metriä, tikkaa, pahvia ja ohjelmaa, joka on tarkoitettu käyrien sovittamiseksi muuttuvat tähdet.
Tässä menetelmässä hyödynnetään sitä, että epäkeskeisyys voidaan määrittää kohteen keskimääräisen kulman koon ja puolen sen amplitudin suhteesta. Päätavoite on siis näiden kahden määrän mittaaminen.
Kevinin strategia tässä on hyödyntää pahvin havaintareikä, joka voi liukua metrin sauvaa pitkin. Katsomalla kuun reiän läpi ja liu'uttamalla korttia edestakaisin, kunnes reiän kulmakoko on vain päällekkäin kuun kanssa. Sieltä reiän halkaisija jaettuna etäisyydellä mittarin vierestä antaa kulman koon pienen kulmakaavan ansiosta (? = D / D radiaaneissa, jos D >> d).
Jotta vältetään systemaattiset virheelliset arviointivirheet, kun korttia liu'utetaan eteenpäin, kunnes reikän koko vastaa kuuta, on parasta lähestyä sitä myös toisesta suunnasta; Tulossa mittarin sauvan kaukaimmasta päästä. Tämän pitäisi auttaa vähentämään virheitä, ja Kevinin yrityksessä hän havaitsi, että hänellä oli tyypillinen leveys ± 4 mm tehdessään tätä.
Tässä vaiheessa on vielä yksi järjestelmällinen virhe, joka on otettava huomioon: Oppilaalla on äärellinen koko, joka on verrattavissa havaintoaukkoon. Tämä aiheuttaa todellisen kulman koon aliarvioinnin. Sellaisena korjauskerroin on välttämätön.
Tämän korjauskertoimen saamiseksi Kevin sijoitti 91 mm: n levyn 10 metrin etäisyydelle (tämän pitäisi tuottaa levy, jolla on sama kulmakoko kuin kuulla, kun sitä katsellaan). Paras vastaavuus saadaan aikaan, kun kartonki liukuu aukon kanssa pitäisi täytyy asettaa 681,3 mm: n etäisyydelle mittaritangolle, mutta oppilaan järjestelmällisen virheen vuoksi Kevin havaitsi sen olevan tarpeen asettaa 821 mm: iin. Havaitun sijoituksen suhde oikeaan sijoitukseen antoi korjauskertoimen Kevin (1,205). Tämä olisi kalibroitava jokaiselle henkilölle ja se riippuu myös valon määrästä havaintoaikana, koska tämä vaikuttaa myös oppilaan halkaisijaan. Yhden korjauskertoimen hyväksyminen tuottaa kuitenkin tyydyttäviä tuloksia.
Tämä mahdollistaa oikein otetun datan, jota voidaan sitten käyttää tarvittavien määrien (keskimääräinen kulmakoko ja puoli amplitudia) määrittämiseen. Näiden määrittämiseksi Kevin käytti PERDET-nimistä ohjelmaa, joka on suunniteltu sovittamaan sinimuotoiset käyrät muuttuvien tähtien värähtelyihin. Mikä tahansa ohjelma, joka sopii tällaisiin käyriin datapisteisiin käyttämällä?2 sopiva tai Fourier-analyysi olisi sopiva tähän tarkoitukseen.
Tällaisista ohjelmista, kun keskimääräinen kulmakoko ja puoli amplitudi on määritetty, niiden suhde antaa epäkeskeisyyden. Kevinin kokeilulle hän havaitsi arvon 0,039 ± 0,006. Lisäksi ajanjakso, jonka hän määritteli perigeestä perigeeksi, oli 27,24 ± 0,29 päivää, mikä sopii erinomaisesti hyväksyttyyn arvoon 27,55 päivää.
