Tweede wet van newton met luchtkussenbaan

[marthesijbring]

Hallo,

Voor natuurkunde hadden we een practicum met een slede over een luchtkussen baan:

Een gewichtje (van 10,20,30,40,50 en 60 gram), dat via een touw over een katrol is geslagen en aan een wagentje op de luchtkussenbaan is bevestigd, versnelt zichzelf en dit wagentje.

Met elk gewichtje hebben we de proef in triplo uitgevoerd en steeds de tijd in sec. genoteerd.

Daarna hebben we het gemiddelde genomen.

Uiteindelijk is het de bedoeling dat we met behulp van de gegeven formules de valversnelling berekenen.

Dit zijn de gegeven formules:

- Fz = M totaal * a (zwaartekracht op het gewichtje, totale massa van gewichtje en wagentje samen, gezamenlijke versnelling van gewichtje en wagentje.)

- Als de beginsnelheid 0 m/s is (dat is zo), dan valt uit de formules:

S_t = 1/2 * a * t² en V_t = a*t af te leiden dat deze formule geldt: a = V_t² / 2s

- uit de versnelling en de massa's van het gewichtje en het wagentje kan nu de versnellende kracht Fz worden bepaald.

Voor deze kracht geldt tevens:

F_z = m_g * g

Op een of andere manier moet ik nu dus de valversnelling berekenen.. alleen geen idee hoe!!

Ik dacht namelijk dat de valversnelling op aarde altijd 9,81 m/s is?

HELP ME AUB IK MOET HET MAANDAG INLEVEREN!!!! :eusa_whistle:

[Jan van de Velde]

F = m_totaal·a

F = m_g·g

We praten hier over dezelfde krachten, dus geldt steeds dat m_totaal·a = m_g·g

lijkt me niet moeilijk om dat te herschrijven tot g= ...... ?

[Basiliek.]

Je kunt in je werkstuk de onzekerheid op de valversnelling inbrengen.

[marthesijbring]

als je alleen massa's en de afstand en de tijd meet is het handig een formule te krijgen waar alleen die gemeten waarden inzitten.

s = ½·a·t²

F = m_totaal·a

F = m_g·g

Herschrijf en substitueer in (m.a.w. speel met) bovenstaande 3 formules tot je een formule krijgt in de vorm van "g = ......". (en waaruit de a dan verdwenen is, zodat je alleen massa's, tijd en afstand rechts hebt staan)

Iedere keer dat je die gevonden formule dan invult zou je dus ergens in de buurt van die 9,81 m/s² moeten uitkomen. Ik vermoed dat dat een stukje lager zal uitvallen (practicummateriaal is zelden wrijvingsloos), en dat je resultaten met het massablokje van 60 g beter uitkomen dan de resultaten met de lichtere blokjes.

Maar eigenlijk hebben we de versnelling a al uitgerekend..:

s = ½ a*t² a = s/ ½ t²

10 g: 0,768 = ½ a*0,189²  a = 0,768/( ½ * 0,189²)  a = 43,1 [m/s²]

20 g: 0,768 = ½ a*0,136²  a = 0,768/( ½ * 0,136²)  a = 83,0 [m/s²]

30 g: 0,768 = ½ a*0,115²  a = 0,768/( ½ * 0,115²)  a = 116 [m/s²]

40 g: 0,768 = ½ a*0,096²  a = 0,768/( ½ * 0,096²)  a = 167 [m/s²]

50 g: 0,768 = ½ a*0,091²  a = 0,768/( ½ * 0,091²)  a = 185 [m/s²]

60 g: 0,768 = ½ a*0,088²  a = 0,768/( ½ * 0,088²)  a = 198 [m/s²]

Nummer van de meting Massa van het gewichtje in gram Versnelling wagentje in m/s2

1 10 g 43,1 m/s2

2 20 g 83,0 m/s2

3 30 g 116 m/s2

4 40 g 167 m/s2

5 50 g 185 m/s2

6 60 g 198 m/s2

Maar ik weet niet wat de volgende stap is..

Je kunt in je werkstuk de onzekerheid op de valversnelling inbrengen.

als ik het goed begrijp.. is het dan de bedoeling dat er ongeveer 9,81 uitkomt bij elk antwoord op de valversnelling?? en moet je dus zeggen dat het afwijkt. En waarom wijkt het af?

Zoiets moet dus in mijn conclusie komen? :eusa_whistle:

[Jan van de Velde]

Hier klopt iets niet. Zo'n karretje kán gewoon dit soort versnellingen niet halen, omdat de zwaartekrachtversnelling die de boel één op één "aandrijft" niet groter is dan 9,8 m/s².

Ik vermoed haast dat je een tijd meet tussen twee punten dicht bij elkaar aan het eind van je baan, (met de sensoren bijvoorbeeld 2 cm of zo uit elkaar), zodat je met die tijdgegevens eigenlijk een eindsnelheid moet berekenen.

[marthesijbring]

Hier klopt iets niet. Zo'n karretje kán gewoon dit soort versnellingen niet halen, omdat de zwaartekrachtversnelling die de boel één op één "aandrijft" niet groter is dan 9,8 m/s².

Ik vermoed haast dat je een tijd meet tussen twee punten dicht bij elkaar aan het eind van je baan, (met de sensoren bijvoorbeeld 2 cm of zo uit elkaar), zodat je met die tijdgegevens eigenlijk een eindsnelheid moet berekenen.

moet ik dan v berekenen ipv a?

a = v_t² / 2s ???

:eusa_whistle:

[Jan van de Velde]

Geen idee. Hangt er van af wat je gemeten hebt.

ik vermoed zo'n soort opstelling?

marthe 2471 keer bekeken

Ergens bij het eind van de baan staan twee lichtsensoren. Bij het passeren van de eerste sensor start de tijd, bij het passeren van de tweede stopt de tijd. In de gemeten tijd is de afstand s tussen de twee sensoren afgelegd. Daaruit haal je tussen die twee sensoren de gemiddelde snelheid, die (nagenoeg) overeenkomt met de snelheid op het punt midden tussen de twee sensoren.

Dan heb je een beginsnelheid (0), een eindsnelheid (zie boven), en een afstand vanaf loslaten tot aan het punt tussen de twee sensoren (76,8 cm vermoedelijk?)

Klopt dit?

[marthesijbring]

Geen idee. Hangt er van af wat je gemeten hebt.

ik vermoed zo'n soort opstelling?

[attachment=4825:marthe.png]

Ergens bij het eind van de baan staan twee lichtsensoren. Bij het passeren van de eerste sensor start de tijd, bij het passeren van de tweede stopt de tijd. In de gemeten tijd is de afstand s tussen de twee sensoren afgelegd. Daaruit haal je tussen die twee sensoren de gemiddelde snelheid, die (nagenoeg) overeenkomt met de snelheid op het punt midden tussen de twee sensoren.

Dan heb je een beginsnelheid (0), een eindsnelheid (zie boven), en een afstand vanaf loslaten tot aan het punt tussen de twee sensoren (76,8 cm vermoedelijk?)

Klopt dit?

klopt. de tijd is gemeten tussen twee diodes. moet ik dan eerst de gemiddelde snelheid uitreken? Maar moet dan dat met v= s/t of v_t = a * t ? of geen van beide..

[Jan van de Velde]

De gemiddelde snelheid tussen de twee meetpunten bereken je gewoon met v=s/t (met s natuurlijk de afstand tussen de diodes) .

Die is dan nagenoeg gelijk aan de snelheid op het punt midden tussen de twee meetpunten.

Met de afstand s van startpunt karretje tot dat punt, en de berekende eindsnelheid, bereken je dan een versnelling over dat traject. Ga ervan uit dat je versnelling eenparig is: je gemiddelde snelheid over het traject is dan de helft van de eindsnelheid. Zo kom je makkelijk aan een t over het traject.

[marthesijbring]

De gemiddelde snelheid tussen de twee meetpunten bereken je gewoon met v=s/t (met s natuurlijk de afstand tussen de diodes) .

Die is dan nagenoeg gelijk aan de snelheid op het punt midden tussen de twee meetpunten.

Met de afstand s van startpunt karretje tot dat punt, en de berekende eindsnelheid, bereken je dan een versnelling over dat traject. Ga ervan uit dat je versnelling eenparig is: je gemiddelde snelheid over het traject is dan de helft van de eindsnelheid. Zo kom je makkelijk aan een t over het traject.

Sorry ik heb het fout gezegd :eusa_whistle: . Er was namelijk maar 1 diode..

[Jan van de Velde]

Dan is er iets geks aan de hand. Als je tijden zó nauwkeurig (in duizenden van seconden) meet doe je dat niet met de hand, en dan moet er iets automatisch zijn wat de tijdmeting start, en wat hem stopzet. Wat was de massa van je slede? Dan kunnen we misschien eens achteruit rekenen om te zien wat je misschien over het hoofd ziet/zag. Ook zou een schets van wat dan volgens jou wél je opstelling was (incl afmetingen en plaatsen van meetapparatuur) nooit weg zijn.

[marthesijbring]

Dan is er iets geks aan de hand. Als je tijden zó nauwkeurig (in duizenden van seconden) meet doe je dat niet met de hand, en dan moet er iets automatisch zijn wat de tijdmeting start, en wat hem stopzet. Wat was de massa van je slede? Dan kunnen we misschien eens achteruit rekenen om te zien wat je misschien over het hoofd ziet/zag. Ook zou een schets van wat dan volgens jou wél je opstelling was (incl afmetingen en plaatsen van meetapparatuur) nooit weg zijn.

ok ik snap nu al hoe ik v en a uit moet rekenen. En als ik a heb, hoe moet het dan verder?

F = m * g?

[Jan van de Velde]

F = m_totaal·a

F = m_g·g

We praten hier over dezelfde krachten, dus geldt steeds dat m_totaal·a = m_g·g

lijkt me niet moeilijk om dat te herschrijven tot g= ...... ?

[marthesijbring]

We praten hier over dezelfde krachten, dus geldt steeds dat m_totaal·a = m_g·g

lijkt me niet moeilijk om dat te herschrijven tot g= ...... ?

g = m_totaal * a / m_g

?

[Jan van de Velde]

Ja. Rekenen dus maar. Als het goed is vind je overal waarden tot maximaal 9,8, vaak een eind daaronder, maar een beetje fatsoenlijk schoolmateriaal moet toch wel minstens waarden in de buurt van 7-8 m/s² opleveren.

Zo niet, dan had je beter eerder met meer gegevens over je opstelling kunnen komen, want nu wordt het wel een beetje laat op de zondagavond om nog serieuze missers te gaan zoeken.