Effects of Material Shape and Air Resistance Area on Damped Oscillation of Spring Mass System
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
This research aims to study the influence of the shape and size of air resistance areas on the period of oscillation and the air damping constant in a spring-mass system using video recordings from a mobile phone camera and analysis with the Tracker program. The air resistance areas are made from future board and consist of three shapes: equilateral triangle, square, and circle. The results show that the vertical oscillation period of the spring-mass system, with a constant total mass of 180 grams, is independent of the shape of the air resistance area but tends to increase with area size, following the equation T(s)=1.2525+5.3254x10-5A, where A represents the air resistance area ranging from 25–707 square centimeters. The air damping constant increases with area, following a second-order polynomial equation, and depends on the shape of the air resistance area, with values ranging between 1 and 17 mN·s/m. The air damping constant for square-shaped areas is slightly higher than that of equilateral triangles and circular areas, respectively.
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
- The original content that appears in this journal is the responsibility of the author excluding any typographical errors.
- The copyright of manuscripts that published in PKRU SciTech Journal is owned by PKRU SciTech Journal.
References
(1) Brown, D., & Cox, A. J. (2009). Innovative uses of video analysis. The Physics Teacher, 47(3), 145–150.
(2) Kaewsutthi, C., & Wattanakasiwich, P. (2011). Student learning experiences from drag experiments using high speed video analysis (pp. 181–186). In Proceedings of the Australian Conference on Science and Mathematics Education. Australia.
(3) Wee, L. K., Tan, K. K., Leong, T. K., & Tan, C. (2015). Using tracker to understand ‘toss up’ and free fall motion: A case study. Physics Education, 50(4), 436–442.
(4) Poonyawatpornkul, J., & Wattanakasiwich, P. (2015). High-speed video analysis of a rolling disc in three dimensions. European Journal of Physics, 36(6), 1–13.
(5) Poonyawatpornkul, J., & Luksameevanish, V. (2018). High speed video technique analysis of an object moving on an inclined plane. Naresuan University International Journal of Science, 15(2), 16–24.
(6) Chiriacescu, B., Chiriacescu, F. S., Miron, C., Berlic, C., & Bama, V. (2020). Arduino and tracker video-didactic tools for study of the kater pendulum physical experiment. Romanian Reports in Physics, 72, 901.
(7) Poonyawatpornkul, J., Mangmee, K., & Methakeson, O. (2022). Oscillation of full and partial ring pendulum: Physics laboratory experiment. Science & Technology Asia, 27(3), 85–94.
(8) Poonyawatpornkul, J., Snguanrat, B., & Chaiworn, P. (2024). A low-cost method for quantifying bouncing ball dynamics with smartphone video. Physics Education, 59, 065020.
(9) สิริญญา นินนันท์, และจิตรา เกตุแก้ว. (2562). ผลของแรงต้านอากาศต่อการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกส์ของระบบมวล-สปริง (หน้า 1130–1139). ใน การประชุมวิชาการและนำเสนอผลงานวิจัยระดับชาติและนานาชาติ ครั้งที่ 10. กรุงเทพฯ: มหาวิทยาลัยราชภัฏสวนสุนันทา.
(10) พัฒนพงษ์ โพสพเจริญกุล, และอธิก สันกลกิจ. (2565). ศึกษาอิทธิพลของแรงต้านอากาศต่อการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกส์ของมวลติดสปริงโดยใช้กล้องวิดีโอความเร็วสูงจากกล้องโทรศัพท์เคลื่อนที่ และโปรแกรม tracker. รายงานการวิจัย. เชียงใหม่: มหาวิทยาลัยราชภัฏเชียงใหม่.
(11) Fowles, G. R., & Cassiday, G. L. (2005). Analytical mechanics (7th ed.). Belmont, CA: Thomson Brooks/Code.
(12) Hinkle, D. E., William, W., & Stephen, G. J. (1998). Applied statistics for the behavior sciences (4th ed.). New York: Houghton Mifflin.
(13) Aziz, E. S., Sven, E., & Chassapis, C. (2008). Online wind tunnel laboratory. In Proceedings of the 2008 ASEE Annual Conference and Exposition. Pittsburgh, USA.