Newtons 2 lov med Atwoods faldapparat.

Formålet med øvelsen er at eftervise Newtons 2. lov der siger:

, hvor m er den accelererede masse og a er accelerationen.

Apparatur: Lodder: 5 stk 10g , 6 stk 50g, snor, photogate med smart pulley, LabQuest og Computer med Loggerpro, lang stativstang med stor fod.

Opstilling

Udførelse kort beskrevet: Træk snoren gennem trissen inden I binder en løkke.
Lodderne hænges således at M1=60g ( Trækloddet) hænger til højre, mens M2=50g hænger til venstre.

LabQuesten måler sted, hastighed og acceleration for bevægelsen.

Del 1) M1- M2=konstant

Forsøget udføres nu flere gange, men hver gang med en masseforskel på 10g på højre og venstre side.

Opstil en hypotese inden I udfører forsøget, vælg f.eks. en af disse:

Hypotese 1: accelerationen vil være ens fordi forskellen i masse er ens.

Hypotese 2: accelerationen vil være størst når den trækkende masse er størst.

Hypotese 3: accelerationen vil være mindst når den samlede masse er størst.

Hypotese 4: find selv på noget.

Udførelse:

Forbind smart-pulleyen til Dig 1-indgangen på LabQuest’en.

Pas på. Logger Pro kender ikke vores Pulley den er sat op til en anden.

Derfor skal I opsamle date med LabQuesten og efter hvert enkelt  forsøg importere data til

Loggerpro.

Lab Questen skal sættes manuelt op til vores sensor, den har også en anden som standard.

Vælg sensors, Sensor setup.

Vælg mode Photogate timing. Vælg Photogate mode: Motion. Vælg Pulley 10 spokes, Vælg In grove. Vælg stop manuelt. Tast ok.

Tjek om den lille skyder på fotogaten er åben ( Lab Questen skal skifte mellem blocked og unblocked, når hjulet drejer)

Forbind først LabQuesten til Computeren efter forsøget,

Vælg  pilen for start når forsøget startes. Start dataopsamlingen 3 sek før I slipper lodderne.

Undgå at lod M2 rammer pulleyen.

Efter et par sekunder udføres forsøget.  Husk at stoppe dataopsamlingen.

Start med at oprette et blankt dokument i LoggerPro.

Forbind nu computeren til LabQuesten.

Importer jeres data til Loggerpro.

Vælg Yes, Retrivedata into current file, hvis I vil overskrive den fil der er.

1)Sæt graferne (t,s) , (t,v) og (t,a) ind i jeres besvarelse.

2) Find nu accelerationen a ved at lave lineær
regression på (t,v) grafen. Marker området på grafen.Vælg Analyze, linear fit.

Gentag nu forsøget med andre masser, og udfyld kolonnen ”a forsøg” i nedenstående skema.

Bemærk I skal blot taste ”pil”, når I starter et nyt forsøg.

Hvis I vælger  ”File new”, så skal I vælge ”mode” 10 spokes hver gang i starter et nyt forsøg.

Gem graferne i Word, aflæs accelerationerne.

Pas på hvis i gemmer  LoggerPro filen,  kan jeres data forsvinde.

M1

M2

Forskel i masse Δm

a  fra forsøg i m/s2

a teori i m/s2

60g

50g

10g

110g

100g

10g

160g

150g

10g

Passer jeres hypotese?

Se  teoriafsnittet nedenfor til beregning af a teori.

Del 2) M1+ M2=konstant

Opstil nu igen en hypotese, nu skal den samlede masse være konstant.

Udfyld kolonnen ”a forsøg” i nedenstående skema.

M1

M2

Forskel i masse Δm

a  fra forsøg i m/s2

a teori i m/s2

110g

105g

110g

115g

100g

115g

125g

90g

125g

135g

80g

135g

Del 3 M2 er konstant

Gentag nu atter forsøget men hvor M2 holdes konstant, mens forskellen i masse Δm varierer. Udfyld kolonnen ”a forsøg” i nedenstående skema.

M1

M2

Forskel i masse Δm

Δm/(M1+M2)

a  fra forsøg i m/s2

a teori i m/s2

60g

50g

70g

50g

80g

50g

90g

50g

100g

50g

Teori:

I skal nu beregne den teoretiske værdi af a.

Ifølge Newton's 2 lov gælde Fres = m a , hvor m er den accelerende masse, a er accelerationen og Fres er den resulterende kraft.

Angiv to udtryk for den resulterende kraft.

Argumenter for ligningen

(M1+M2).a = M1 g – M2 g= (M1 – M2)g

Isoler a i ligningen og find den teoretiske værdi af a i alle jeres forsøg.

Sammenlign med jeres forsøgsværdier.

Specielt til Del 2)

Afbild den målte acceleration som funktion af masseforskellen divideret med (M1+M2).

Lav nu en lineær regression.

Tyngdeaccelerationen kan da bestemmes som hældningen på grafen.

Indtegn også den teoretiske acceleration i samme koordinatsystem.

07-05-2015 EH