INSTITUTIONEN FÖR FYSIK OCH ASTRONOMI. Mekanik baskurs, Laboration 2. Friktionskraft och snörkraft

Transkript

1 INSTITUTIONEN FÖR FYSIK OCH ASTRONOMI Mekanik baskurs, Laboration 2 Krafter och Newtons lagar Friktionskraft och snörkraft Uppsala

2 Instruktioner Om laborationen: Innan ni lämnar labbet: Arbeta i grupper om 2 till 3personer Kontrollera svarshäftet med lab-assistenter Utför uppgifter i valfri ordning Få svarshäftet signerat Anteckna alla steg Bli avkryssad på närvarolistan Efter utförd laboration skall ni skriva en förkortad laborationsrapport på valfri uppgift. För mer detaljer se nedan. Examination Närvaro: Alla laborationstillfällen är obligatoriska. Om du inte kan närvara vid schemalagt tillfälle, kontakta någon av laborationsassistenterna ( finns på studentportalen) innan laborationen. Kom i tid, 30 minuter efter utsatt starttid stängs dörren till laborationssalen och ni måste göra laborationen vid ett annat tillfälle. Svarhäfte: Svarshäftet ska vara godkänt och underskrivet av någon av laborationsassistenterna innan ni lämnar laborationen. Detta är ert bevis att ni genomfört laborationen, så spara det. Laborationsrapport: Efter laboration ska gruppen skriva en förkortad laborationsrapport på valfri uppgift. Vi uppmuntrar alla att skriva sin rapport i Latex (ta tillfället i akt att lära dig Latex). En mall finns på studentportalen tillsammans med all info ni behöver. Övre gräns på storlek på rapporten ligger på 1500 ord och 6 sidor. Laborationsrapport skall lämnas in via studentportalen senast 14 dagar efter laborationstillfället. Blir rapporten inte godkänd har man två kompletteringar på sig. Tiden för komplettering är 3 arbetsdagar fr.o.m. den dagen man fått tillbaka rapporten. Är rapporten inte godkänd efter två kompletteringsförsök måste man göra om laborationen nästa år. Skicka alltid in era rapporter i pdf format. Laborationsrapport på labb 2 måste innehålla följande avsnitt för att bli godkänd: Inledning Teori Alla friläggningsdiagram från svarshäftet. Härledning av relevanta ekvationer. Metod Meteriallista. Beskrivning av experiment, utrustning, uppställning, utförande. Resultat Uppmätta storheter. Uträknade värden (inklusive medel och standardavvikelse). Diskussion Nämn era resultat. Utvärdera experimentet. Diskutera felkällor. 1

3 Uppgift 1 - Bestäm friktionskoefficienten Utrustning: Lutande rullbana, kloss, lägessensor och handdator. Figur 1: Försöksuppställningen när ni skall bestämma kinetiska friktionskoefficienten. Syfte Uppgiften går ut på att bestämma friktionskoefficienten och att undersöka normalkraften. Teori Friktionskraft kan delas in i två delar, kinetisk friktion (för föremål i rörelse) och statisk friktion (för föremål i vila). Friktionskraften: f = F N µ, där F N är normalkraften och µ är friktionskoefficient (notera olika µ för kinetisk och statisk friktion). 2

4 Uppgifter: Kinetisk friktion 1.1 Rita ett friläggningsdiagram för fallet där klossen glider nerför den lutande banan. 1.2 Härled uttryck för f k, F N och µ k (utifrån ert friläggningsdiagram). 1.3 Gör mätningar, beräkna µ k. Gör 5 separata mätningar och beräkna medvärde och standardavvikelse. 1.4 Vad händer med värdet av F N om lutningen på planet ökar resp. minskar? 1.5 Vad händer med värdet av F N om klossens massa ökar resp. minskar ändras? Uppgifter: Statisk friktion 1.6 Rita ett friläggningsdiagram för klossen på det lutande planet där kloss står stilla. 1.7 Härled uttryck för f s, F N och µ s (utifrån ert friläggningsdiagram). 1.8 Bestäm ett experimentellt värde för den kritiska vinkeln (precis innan klossen börjar glida). Beräkna µ s. Gör 5 separata mätningar av vinkel och beräkna medvärde och standardavvikelse. 3

5 Uppgift 2 - Bestäm snörkraften Utrustning: Ställning, snöre, vikt, lägessensor, kraftsensor, handdator. Figur 2: Försöksuppställningen när ni skall bestämma snörkraften under en pendelrörelse. Syfte Uppgiften går ut på att undersöka snörkraften av en hängande vikt fäst i ett snöre, både när vikten hänger stilla och befinner sig i en pendelrörelse. Metod Innan vikten hängs på, nollställ kraftsensorn genom att trycka på ZERO-knappen på sensorn och ställ in handdatorn så att kraftsensorn visar PULL som positiv. Ställ in samplingsfrekvensen på båda sensorerna till mätningar per sekund. Gör 5 mätningar där ni släpper pendeln från samma höjd varje mätning. Teori Den radiella accelerationen vid cirkelrörelse är: a rad = v 2 /R (1) 4

6 Uppgifter: Hängande vikt 2.1 Rita ett friläggningsdiagram för när vikten hänger stilla. 2.2 Ställ upp en ekvation för snörkraften när vikten hänger stilla (utifrån ert friläggningsdiagram). 2.3 Beräkna snörkraften i detta läge. 2.4 Vad är den uppmätta snörkraften i samma läge? Uppgifter: Pendelrörelse 2.5 Rita ett friläggningsdiagram för pendeln i två lägen: vändläget och vid maximal hastighet. 2.6 Ställ upp en ekvation för snörkraften som gäller i båda dessa lägen (utifrån ert friläggningsdiagram). 2.7 Mät hastigheten och beräkna snörkraften i läget där hastigheten är maximal. Gör 5 separata mätningar och beräkna medelvärde och standardavvikelse. 2.8 Jämför med den uppmätta snörkraften i samma 5 lägen. 5