Mekanisk energi for et pendul

Et lod ophængt i en snor kaldes et pendul.

Når et pendul svinger frit i tyngdefeltet, sker der en stadig omdannelse af potentiel energi (i yderpositionerne) til kinetisk energi (i midterpositionen) og omvendt. Hvis svingningen sker

uden gnidning, vil vi forvente, at den mekaniske energi er bevaret.

Det vil vi undersøge her.

Apparatur: lille pendullod, fotocelle med to fotoceller til ”start A - stop B”, strømforsyning til fotocelle, Tæller med ”start A - stop B”, lineal, snor, ledninger.

Opstilling:

På strømforsyningen skrues helt ned for både strøm og spænding.

Pærerne på fotocellens  forbindes til jævnspænding på strømforsyningen.

Strømforsyningens visning sættes til DCV for jævnspænding.

Spændingen skrues op til 6V. Dernæst  skrues op for strømmen til pærerne lyser.

Dernæst forbindes fotocellen til star A , stop B.

Udførelse

Mål først loddets masse m og hæng det op i en snor.

Anbring en fotocelle præcist i midterpositionen. Kontroller at loddet hænger stille midt i fotocellen.

Når vi trækker loddet ud, løftes det højden h over midterpositionen.

Mål h fra midten af loddet.

Når loddet passerer fotocellen i midterpositionen, måler vi passagetiden Dt med en tæller  ( Start A, stop B).

På fotocellen står afstanden mellem fotocellerne, kald denne .

Farten i midterpositionen er da

Træk loddet ud så ca h=5 cm og slip det. Pas på at loddet ikke rammer kanten af

fotocellen. Gentag forsøget 2-3 gange som kontrol.

(men sæt kun én værdi ind i skemaet nedenfor).

Træk så loddet ud så h = 2 cm og gentag forsøget etc.

Energiberegninger

Nulpunktet for den potentielle energi vælger vi ved midterpositionen. Ved yderpositionen er så

Epot,oppe = m × g × h  , hvor g er tyngdeaccelerationen

og Ekin,oppe = 0

Ved nederste position er

Epot,nede= 0

Og

hvis der er bevarelse af mekanisk energi, bør altså gælde Emek,oppe = Emek,nede ,

Da  betyder det her at Epot,oppe = Ekin,nede. For at se om

energibevarelsen er opfyldt, beregner vi de relative energiændringer.

Lad DE være forskellen mellem Epot,oppe og Ekin,nede

Beregn nu DE/Epot,oppe (i %).

Udfyld følgende tabel

M=              kg

h/m

/sek

v / ( m/s)

Epot,oppe/J

Ekin,nede/J

DE/J

DE/Epot,oppe

(i %).

Giv  eksempler på udregninger.

Er den mekaniske energi bevaret?

Beskriv fejlkilderne ved forsøget.

25-06-2006 EH