Forsøk og praktisk arbeid

Passer for

  • fysikk 2

Tidsbruk

  • 30 minutt

Bevaring av bevegelsesmengde

Hensikten med denne øvelsen er å måle bevegelsesmengde før og etter et elastisk støt, og sammenlikne med teoretiske verdier.

 

Teori

At bevegelsesmengden bevares kan uttrykkes med likningen:

m1v1f + m2v2f = m1v1e + m2v2e

Framgangsmåte

Lysportene brukes til å måle farten før og etter støtet for hver av vognene. Sett opp utstyret som på figuren og la det være ca. 30 cm mellom lysportene.

 

Med Pasco dynamikkbane brukes vogn uten vekt, og magnetsidene av vognene settes mot hverandre. Med Pasco dynamikkbane brukes vogn uten vekt, og magnetsidene av vognene settes mot hverandre.

Oppsett av DataStudio og logging (PASCO Science Workshop)

Kople sammen alt utstyret og start DataStudio.

 

Knapper som skal trykkes på/klikkes på

Dobbeltklikk hvis kursiv

Forklaringer

Sett opp et eksperiment Start et nytt eksperiment
Lysport
Lysport
Dobbeltklikk på "Photogate" 2 ganger i lista over digitale sensorer.
Oppsett tidsmåler Klikk på "Oppsett tidsmåler" i menylinja øverst i Oppsett-vinduet.
Blokkert
Ikke blokkert
Klikk på den lille knappen med en trekant ved siden av lysportikonet til venstre merket "Inng". Velg "Blokkert" og deretter ”ikke blokkert”. Dette gjør at lysport 1 måler tida fra den blokkeres til den åpnes igjen.
Ny
Blokkert
Ikke blokkert
Skifter til "Tidsmåler 2".
Gjenta det samme for den andre lysporten.
OK Klikk til slutt på OK-knappen nederst til høyre i vinduet for timerinnstillinger.
Kalkulator Nå skal vi definere variablene for fart og bevegelsesmengde.
v1=0.1/x Vi bruker den svarte stripa på 10 cm til å blokkere lysportene. Skriv v1=0.1/x i den hvite tekstboksen i kalkulator-vinduet.
Variabler Nå må vi definere x. Klikk på den lille knappen under "Variabler".
Data fra målinger Velg "Data fra målinger" i den lille menyen som dukker opp.
Tidsmåler 1
OK
Velg "Tidsmåler 1" og "OK"
Aksepter  
Ny  
v2=0.1/x Gjenta det samme med farten til den andre vogna.
Variabler  
Data fra målinger  
Tidsmåler 2 x skal nå være tida målt med den andre lysporten
OK  
Aksepter  
Ny Nå skal vi definere variablene for de to bevegelsesmengdene.
p1=0.5*x Vi definerer p1 = m1v1 idet vi antar at vognene har massen 0,5 kg.
Variabler
Data fra målinger
 
v1
OK
Nå skal x være lik variabelen v1.
Aksepter  
Ny  
p2=x*0.5 Definer på samme måte p2=m2v2
Variabler
Data fra målinger
 
v2 - OK og definer x = v2.
Aksepter Etter å ha klikket på "Aksepter" kan du lukke Kalkulator-vinduet.
Tabell

Dra "Tabell"-ikonet ut til høyre.

Nå skal du lage en tabell der variablene v1, v2, p1 og p2 kommer i hver sin kolonne.

dra p1 til Varighet Ta tak i variablen p1 i datavinduet til venstre i skjermbildet med musa, dra den til kolonneoverskriften ”Varighet” og slipp. (Kolonneoverskriften skal være markert med ramme rundt før du slipper.)
dra v1 til Tid Dra variabelen v1 fra datavinduet til kolonneoverskriften "Tid" og slipp.
dra Tidsmåler 2 til tabellen Dra "Tidsmåler 2" fra datavinduet og slipp et eller annet sted i tabellen under overskriftene.
dra p2 til Varighet Gjenta prosessen ovenfor med p2 og v2.
dra v2 til Tid  

 

Tabellen skal nå se slik ut: 

p1 vs v1 p2 vs v2
v1 p1 v2 p2
       
       
       

Første rad vil nå vise fart og bevegelsesmengde før støtet. Andre rad vil vise fart og bevegelsesmengde etter støtet.

Gjennomføring

Start datalogging og send bilene mot hverandre på banen slik at de passerer gjennom hver sin lysport, kolliderer mellom lysportene, og passerer gjennom hver sin lysport igjen.
Stopp dataloggingen.
Gjenta forsøket noen ganger og skriv ut tabellen på skriveren.

Dataanalyse

Regn ut samlet bevegelsesmengde før og etter støtene og sett inn i tabellen:

Forsøk Bev.m. før støtet Bev.m. etter støtet % forskjell
1      
2      
       

 

Spørsmål

  1. Sammenlikn bevegelsesmengde før og etter støtene. Stemmer måleresultatene med teorien?
  2. Hva kan finnes av årsaker til at vi får avvik fra teoretiske verdier?

Aktuelle kompetansemål i læreplanen

Læreplan i fysikk - programfag i studiespesialiserende utdanningsprogram

  • Fysikk 2
    • Klassisk fysikk
      • gjøre beregninger med loven om bevaring av bevegelsesmengde for sentrale støt
    • Den unge forskeren
      • gjennomføre relevante forsøk innen de forskjellige hovedområdene, med og uten digitale verktøy

Materialer og utstyr

  • Datalogger med programvare
  • 2 vogner med skjermer med veldefinert lengde
  • 2 lysporter med stativ og festeutstyr
  • Vekt
  • Dynamikkbane eller luftputebane
Naturfaglig språk

Fagspesifikke begrep

  • Bevegelsesmengde