Forsøk og praktisk arbeid

Passer for

  • fysikk 2

Tidsbruk

  • 30 minutt

Kraftstøt

Hensikten med dette forsøket er å måle et kortvarig kraftstøt med loggeren og se at kraftstøtet er lik endringen i bevegelsesmengde.

Teori

Newtons egen formulering av sin andre lov, F·t = mv2 - mv1, kaller vi i dag "impulsloven". F er summen av alle kreftene som virker på et legeme.

Framgangsmåte

Kraftmåleren legges horisontalt oppå vogna. Vogna med kraftmåleren settes i bevegelse på banen og stoppes av ei snor som er bundet fast i kraftmåleren og i enden av banen eller i veggen. Vogna passerer gjennom lysporten før og etter kraftstøtet. Et "mykere" kraftstøt kan oppnås ved å binde snora til en strikk i den ene enden. Utstyret kan settes opp som på figuren.

 

Illustrasjon av oppsettet.

Koble lysporten og kraftmåleren til loggeren. Undersøk om kraftmåleren trenger å kalibreres, og gjør evt. dette ved å henge på lodd med kjent tyngde. For kraftmåleren velges målefrekvens = 2000 Hz og evt. følsomhet = Lav(1x).

For lysporten må du velge oppsettet "Timer for kollisjonsforsøk" hvis du jobber i nyere versjoner av Data studio. Oppgi lengden på det mørke området på lysportskjermen som passerer gjennom lysporten og bryter lysstrålen. På grunnlag av denne lengden og tiden lysstrålen er brutt, beregnes vognas fart gjennom lysporten. Sørg for at kraftmålingene presenteres i form av en graf og fartene i form av en tabell.

Variér med ulike vekter på vogna og ulike starthastigheter.

Beregninger

  1. Zoom inn på den interessante delen av kraftgrafen og finn arealet under kurvetoppen (i Data Studio gjøres dette i menyen under knappen med et summesymbol på (sigma); velg ”Areal”, og maskinen regner ut arealet under (over) kurvetoppen, svarende til kraftstøtet målt i Ns).
  2. Bruk de to fartene (inn gjennom lysporten og tilbake igjen) til å beregne endringen av bevegelsesmengde. NB! Loggeprogrammet gir deg absoluttverdien av fartene; husk at de har hver sin retning!
  3. Kommentér resultatet ditt i forhold til impulsloven.

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
  • Dynamikkbane eller luftputebane (kan droppes hvis vogna ruller godt på bordplata)
  • Vogn med kraftmåler og lysportskjerm
  • 1 lysport med stativ
  • Vekt
  • Dynamikkbane eller luftputebane