Snordrag i pendel. Carl Angell Øyvind Guldahl Ellen. K. Henriksen UNIVERSITETET I OSLO. Skolelaboratoriet Gruppen for fysikkdidaktikk Fysisk institutt

Transkript

1 1 UNIVERSITETET I OSLO Skoeaboratoriet Gruppen for fysikkdidaktikk Fysisk institutt Boks 1048 Bindern N-0316 Oso Teefon: / Teefaks: e-mai: skoeab@fys.uio.no Snordrag i pende Car Ange Øyvind Gudah Een. K. Henriksen 1

2 Utstyr Dataogger (Science Workshop eer tisvarende) Kraftmåer Lodd ca 0,5 1 kg Laser Switch Laser Hensikt Hensikten med dette forsøket er å måe farten ti et pendeodd i bunnstiingen, og samtidig age en graf som viser snordraget. Ved hjep av farten i bunnstiingen ska vi beregne snordraget i ytterstiingene og se om dette stemmer med de måte verdiene. Teori Vi definerer noen størreser: m = pendeoddets masse. d = oddets tykkese t = tida det tar for oddet å passere aserstråen. = pendeens engde fra opphengspunkt ti oddets tyngdepunkt. v = oddets fart i bunnstiingen. h = ytterstiingens høyde over bunnstiingen. g = 9,8 m/s (Tyngdens akseerasjon ved 60 nordig bredde.) S m = måt verdi av snordraget i pendeens ytterstiing S b = beregnet verdi av snordraget i pendeens ytterstiing. Her kan vi få bruk for føgende sammenhenger: d v =, t v h =, g S b h = mg. md Setter vi inn for h og v, får vi: S b = mg. ( t) Framgangsmåte Heng opp kraftmåeren med oddet i en ca 60 cm ang snor. Opphengsfestet må være stødig sik at det ikke beveger seg fram og tibake med det tunge oddets bevegeser. Vi bruker en aser og aserswitchen for å sippe å måtte styre det store oddet gjennom den trange fotoporten. Fotoporten kan nok også brukes, men da må opphenget og igangsettingen av pendeen være svært stødig sik at oddet ikke senger borti porten. Kope aserswitchen og kraftsensoren ti oggeren. Forsøket kan gjøres på fere måter.

3 3 Aternativ 1: Oppsett av DataStudio og ogging (Science Workshop) Kope oggeren ti datamaskinen og start DataStudio. Knapper som ska trykkes på/ kikkes på. Dobbetkikk hvis kursiv Sett opp et eksperiment Oppsett Veg dataogger Legge ti sensor eer instrument Spenningssensor Kaibrer sensorer Laserbryter Oppsett tidsmåer Dra Kraft ti Graf Forkaringer Start et nytt eksperiment Dersom bidet av oggeren ikke kommer fram i Oppsett, kikk på Veg dataogger og kryss av for riktig oggertype. Finn kraftsensoren i ista over sensorer og dobbetkikk på den. Kikk deretter på ikonet som kommer fram i Oppsett-vinduet. Veg måefrekvens = 00 Hz og føsomhet = Lav(1x) Veg fanen Kaibrer sensorer i Oppsett-vinduet. Hekt oddet av kraftsensoren, skriv 0 i boksen Standard verdi under kaibreringspunkt 1 og kikk på Les fra sensor. Heng oddet på kraftmåeren, skriv oddets tyngde i Newton i boksen Standardverdi under kaibreringspunkt og kikk på Les fra sensor. Finn Laserbryter i ista over digitae sensorer og dobbetkikk på den. Kikk på Oppsett tidsmåer i Oppsett-vinduet. Kikk på den ie knappen med en svart trekant under Synksekvensvag og veg Bokkert. Gjør det samme igjen og veg Ikke bokkert. Dette får maskinen ti å ta tida på hver bokkering av ysstråen. Kikk på OK Ta tak i Force i datavinduet øverst ti venstre med musa, dra markøren ned ti Graph i vinduet nederst ti venstre og sipp den der. Da kommer det opp et graf-vindu der snordraget bir tegnet inn. Start I ytterpunktet er svinge. S b h = mg. Må h før pendeen starter å Start pendeen først og deretter oggingen ved å kikke på Start i øverste knappeinje. Stopp Loggingen startes og stoppes med samme knapp. Studér grafen og es av snordraget i ytterstiing for en av de første svingningene. Sammenign h med S b = mg. Og på neste side kommer et forsag ti en variant av samme forsøk der vi også utnytter kakuatoren i Datastudio. 3

4 4 Aternativ 1: Oppsett av DataStudio og ogging (Science Workshop) Kope oggeren ti datamaskinen og start DataStudio. Knapper som ska trykkes på/ kikkes på. Dobbetkikk hvis kursiv Sett opp et eksperiment Oppsett Veg dataogger Legge ti sensor eer instrument Spenningssensor Kaibrer sensorer Laserbryter Oppsett tidsmåer Kakuator Aksepter, Ny Forkaringer Start et nytt eksperiment Dersom bidet av oggeren ikke kommer fram i Oppsett, kikk på Veg dataogger og kryss av for riktig oggertype. Finn kraftsensoren i ista over sensorer og dobbetkikk på den. Kikk deretter på ikonet som kommer fram i Oppsett-vinduet. Veg måefrekvens = 00 Hz og føsomhet = Lav(1x) Veg fanen Kaibrer sensorer i Oppsett-vinduet. Hekt oddet av kraftsensoren, skriv 0 i boksen Standard verdi under kaibreringspunkt 1 og kikk på Les fra sensor. Heng oddet på kraftmåeren, skriv oddets tyngde i Newton i boksen Standardverdi under kaibreringspunkt og kikk på Les fra sensor. Finn Laserbryteren i ista over digitae sensorer og dobbetkikk på den. Kikk på Oppsett tidsmåer i Oppsett-vinduet. Kikk på den ie knappen med en svart trekant under Synksekvensvag og veg Bokkert. Gjør det samme igjen og veg Ikke bokkert. Dette får maskinen ti å ta tida på hver bokkering av ysstråen. Kikk på OK Kikk på Kakuator i øverste knappeinje. Nå ska vi definere variabene v og S b : Skriv føgende i tekstboksen i Cacuator-vinduet: v = /x. (Taet i teeren er oddets tykkese. Der skriver du tykkesen på ditt odd i meter.) Så må vi fortee maskinen hva x ska være: Kikk på den ie knappen under Variaber og veg Data fra måinger, Tidsmåer 1 og OK. Kikk på knappene Aksepter og Ny i Kakuator-vinduet. Skriv inn formeen for S b utregnet med dine ta. Med m = 0,5kg, g = 9,8m/s, d=0,0376m, =0,83m og t = x bir det: Sb = /x. (På tastatur skrives x som x^). Kikk på den ie knappen under Variaber og veg Data fra måinger, Tidsmåer 1 og OK. 4

5 5 Aksepter Dra Kraft ti Graf Dra S b ti grafen Start Stopp Kikk på Aksepter og ukk Kakuator-vinduet. Ta tak i Kraft i datavinduet øverst ti venstre med musa, dra markøren ned ti Graf i vinduet nederst ti venstre og sipp den der. Da kommer det opp et graf-vindu der snordraget bir tegnet inn. Dra variabeen S b inn i aksesystemet som dukket opp. Da får du to grafer, en for det måte snordraget og en for det beregnede minste snordraget i hver periode. Start pendeen først og deretter oggingen ved å kikke på Start i øverste knappeinje. Kontroer at det kommer et nytt punkt på S b -grafen hver gang oddet bryter aserstråen. Hvis ikke, så er det nok fordi aserstråen ikke treffer fotoceen riktig. Loggingen startes og stoppes med samme knapp. Eksempe på hvordan grafene kan se ut i DataStudio 5