Bestemmelse af gnidningskoefficient med smart pulley og CBL 2.

Materialer : Lod C 500g, lod B 200g, træklods med forskellige underlag, stor træplade til at glide på, bord på bord til at gøre opstillingen højere, CBL 2, smart pulley, TI-83+, Datagate program, stærk sytråd.
Afhængigt af underlag kan det være nødvendigt  med  mere masse ved lod C.
Bemærk at pullyen er ved det lille lod.

Forsøgsgang:

Når Klodsen A slippes begynder systemet bestående af klodsen A og loddet B og loddet C at accelerere.

Efter et stykke tid rammer C kassen og stopper brat.

A skal kunne fortsætter et stykke tid, så der kommer en bremsefase. Klodsen A  bremses nu hurtigt på grund af gnidningskraften og loddet B.

Vi har klodser med forskelligt underlag: træ, gummi, sandpapir eller filt. Forsøget er lettest at udføre med træ mod træ.

Hvis I vælger gummi, filt eller sandpapir skal i have lidt større masse ved lod C end hvis I vælger træ.

Vælger i f.eks. gummi mod træ, kan der fås en pæn graf

Mål højden h , som lod C er over kassen ved forsøgets start.

Bestem massen af klods A.

Læs Datagate programmet ind i TI-83+ ( få det fra nettet eller få det fra en anden TI-83+).

Forbind smart-pulleyen til sonic-indgangen på CBL-2 ’en.

Start Datagate-programmet.

Sonden sættes automatisk op til photogate.

Vælg 1 setup
Vælg 1 motion
Vælg 2 smart pulley
Vælg 1: 10 spokes
Vælg Pulley diameter outside
Vælg antal omdrejninger 8     ( forsøg jer lidt frem, evt 9, evt 7 afhængig af underlag)
Vælg 1 ok
Vælg 2 start

Når CBL’2 en bipper slippes klodsen så forsøget starter.

Undgå at lod B rammer pulleyen.

Udfør nu forsøget

Overfør nu jeres lister og grafer til TI-interactive.

Tiden ligger i L1
Afstanden ligger i L2
Hastigheden ligger i L3
Accelerationen ligger i L4.

Forsøget deles i Etape 1 , som er  inden lod C rammer jorden , og Etape 2 som er efter lod C har ramt jorden.

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

2) Find nu de to accelerationer a1 fra etape 1 , og a2 fra etape2.

3) Tyngdekraften på lod B og gnidningskraften på klods A er de eneste kræfter der påvirker systemets acceleration.

Der gælder, at gnidningskraften ved gnidning på en vandret flade med tilnærmelse er givet ved

Fgnid = µ Fty

hvor µ kaldes gnidningskoefficienten.

Fty er tyngdekraften på klods A.

Gnidningskraften er modsat rettet bevægelsesretningen.

Indtegn  kræfterne på figuren.

4) 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 et udtryk for den resulterende kraft i etape 1 og i etape 2.

5) Betragt nu etape 1. Argumenter for ligningen

(MA+MB+MC).a1 = MC g - µ MA g - MB g

6) Betragt nu etape 2. Argumenter for ligningen

(MA +MB )a2 = - µ MA g - MB g

7) Benyt ligningen fra etape 1 til at finde  μ=

8) Benyt ligningen fra etape 2 til at finde  μ=

9) Sammenlign og beregn gennemsnittet af de to værdier for µ.

Sammenlign evt med tabelværdier.

EH 20-12-2004