Newton’s 2. lov.

Formål: Formålet med øvelsen er at eftervise Newtons 2. lov som lyder .

Apparatur: CBL 2, TI 84 plus eller tilsvarende, kraftsonde, accelerometer, vogn på hjul med lodder, tape, vægt, linkkabel, overgangskabel til computer.

Opstilling:

Figure 1

Undervejs skal I

·   Opsamle data for acceleration og kraft, mens vognen kører frem og tilbage.

·   Sammenligne tid-kraft grafen og tid-acceleration grafen

·   Analysere en acceleration-kraft graf.

·   Eftervise sammenhængen mellem kraft, masse og acceleration

Forsøgsgang

1.   Tape kraftsensoren fast til vognen så I kan trække horisontalt I vognen. Tape accelerometret fast så pilen peger fremad i vognens køreretning, svarende til at pilen peger den vej I skubber, modsat den vej I trækker. Find massen af vognen. Noter den i skemaet nedenfor.

2.   Forbind Low-g Accelerometerer til Ch1 på CBL 2’en. Forbind Student Force Sensor eller Dual-Range Force Sensoren til Ch 2 på CBL2’en. Hvis I benytter en  Dual-Range Force Sensor, skal området sættes til 10N . Brug det sorte linkkabel til at forbinde CBL2’en med lommeregneren.

3.   Tænd lommeregneren. Start DATAMATE programmet og tast   for at resette programmet.
CBL-2 benytter programmet DATAMATE ,
Dette program skal sendes fra CBL-2 til ARC på TI-84-plus.
Tast 2nd link og vælg Recive på din TI-84 plus.
Tast Transfer på CBL-2 .
Programmet sendes nu fra CBL-2 til TI-84 plus.
Tast 2nd quit, når overførslen er forbi.
Tast  APPS for at finde programmet når du skal benytte det.

4.   Hvis CH 1 og CH 2 viser Accelerometer and Force Sensor og alting virker, så gå til næste trin, ellers skal DATAMATE programmet sættes op manuelt, det gøres således:

a.   Vælg SETUP fra main screen.

b.   Tast  for at vælge CH1.

c.    Vælg ACCELEROMETER fra SELECT SENSOR listen.

d.   Vælg LOW G ACCEL fra ACCELEROMETER listen.

e.   Tast  for at vælge CH2 og tast .

f.      Vælg FORCE fra SELECT SENSOR listen.

g.   Vælg en af DUAL R FORCE (5N), DUAL R FORCE (10N), eller STUDENT FORCE svarende til jeres kraftsensor fra FORCE listen.

h.    Vælg OK for at vende tilbage til main screen.

5.   Dernæst skal I nulstille sensorerne. For at gøre det skal vognen være I ro på en vandret flade.

a.   Vælg SETUP fra main screen.

b.   Vælg zero fra setup screen.

c.    Vælg all channels fa select channel screen.

d.   Der må ikke være kræfter der virker på vognen, tast nu .

Forsøg  I

6.   I er nu klar til at opsamle data. Grib fat i krogen på  kraftsonden. Vælg START og
a) Hvis I anvender Dual Force sensor skal i foretage hurtige træk frem og tilbage.
Dual Forse Sensoren skal stå på 10N.
b) Hvis I anvender Student Force sensor skal I stille og roligt trække vognen frem og tilbage I nogle sekunder.

Varier bevægelsen så der både er små og store træk.   Sørg for at hånden kun rører håndtaget til kraftsonden, og ikke selve kraftsonden eller vognen.

7.   Tast  for at se den første graf af acceleration-tid. Gem grafen. Tast  for at vende tilbage til graf-valg skærmen. Benyt  og  til at vælge  FORCE grafen, og tast . Gem grafen. Hvordan er de ens? Hvordan er de forskellige?

8.   Vi vil nu se på acceleration-kraft grafen

a.   Tast  for at vende tilbage til graf valg skærmen.

b.   Benyt  og  til at vælge  CH2 VS CH1 graf, og tast .

c.    Gem grafen. Tast  for at vende tilbage til graf valg skærmen.

9.  I skal nu fitte en  lineær graf for acceleration-kraft

a.   Vælg MAIN SCREEN for at vende tilbage til main screen.

b.   Vælg ANALYZE.

c.    Vælg CURVE FIT fra ANALYZE OPTIONS.

d.   Vælg LINEAR CH2 VS CH 1 fra CURVE FIT menu.

e.   Noter den fittede linje I jeres dataskema.

f.      Tast  for at se den fittede linje sammen med jeres data.

g.   Gem jeres graf i TI Interactive eller print den ud med TI connect

h.    Tast  og vælg RETURN TO MAIN SCREEN.

10.    Benyt grafen til at finde accelerationen når kraften er 1.0N  hhv -1.0N. Noter disse i datatabellen.

Forsøg 2 og 3

11.  Læg 1kg hhv 2kg lodder på vognen  og gentag trin 6 og 8-10.

Data Tabel

Forsøg I

Masse af vogn med sensorer (kg)

Fittede linje for acceleration-kraft

Kraft trækkende vognen (N)

Acceleration (m/s2)

1.0 N

–1.0 N

Forsøg 2

Masse af vogn med sensorer (kg)

Fittede linje for acceleration-kraft

Kraft trækkende vognen (N)

Acceleration (m/s2)

1.0 N

–1.0 N

Forsøg 3

Masse af vogn med sensorer (kg)

Fittede linje for acceleration-kraft

Kraft trækkende vognen (N)

Acceleration (m/s2)

1.0 N

–1.0 N

Analyse

1.      For hvert forsøg sammenlign hældningen på regressionslinjen med den accelererede masse.

2.      Har I eftervist  Newtons 2. lov   ?

24-05-2007 EH