INSTITUTIONEN FÖR FYSIK OCH ASTRONOMI. Mekanik baskurs, Laboration 1. Bestäm tyngdaccelerationen på tre olika sätt

Transkript

1 INSTITUTIONEN FÖR FYSIK OCH ASTRONOMI Mekanik baskurs, Laboration 1 Läge, hastighet och acceleration Bestäm tyngdaccelerationen på tre olika sätt 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 uppgift 1. 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 uppgift 1. 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 1 måste innehålla följande avsnitt för att bli godkänd: Inledning Teori Två Friläggningsdiagram. Härledning av ekvation för bestämmande av g Beskrivning av experiment, utrustning, uppstälning, utförande Resultat Uppmätta storheter (tid, sträcka, vinklar, tyngdacceleration). Uträknad medel-tyngdacceleration och standardavvikelse Diskussion 1

3 Uppgift 1 - Lutande plan Utrustning: Vagn, lutande rullbana, lägessensor och handdator. Placera lägessensorn högst upp på rullbanan och koppla ihop den med en handdator. Ställ in samplingsfrekvensen på lägessensorn till 50 mätningar per sekund. Låt vagnen rulla nerför planet och låt handdatorn visa vagnens hastighet som funktion av tiden. Använd funktionen Delta Tool (Sv: Differensmätning) på handdatorn för att få ut lutningen på kurvan. Gör om experimentet fem gånger och notera v och t för varje försök. Figur 1: Försöksuppställningen i uppgiften med lutande plan. Efter genomförd laboration skall ni kunna besvara följande frågor: Vad betyder lutningen av grafen (hastighet mot tid)? Vad är det som accelererar vagnen? Rita ett friläggningsdiagram över samtliga krafter som påverkar vagnen i två olika lägen, precis efter start och strax innan slutet av banan. Rita även ut acceleration- och hastighetsvektorerna för vagnen i dessa lägen, samt tyngdaccelerationsvektorn. Ställ upp en ekvation för att beräkna vagnens acceleration m.h.a. ett av friläggningsdiagrammen. Beräkna standardavvikelse genom: σ = 1 N N (g exp,i g medel ) 2 (1) i=1 där σ är standardavvikelsen, g exp,i ert beräknade experimentella värde för det i:te försöket, g medel medelvärdet av alla försök och N antalet försök. 2

4 Uppgift 2 - Pendelrörelse Utrustning: Stativ, snöre, vikt och tidtagarur. Fäst ena änden av snöret i stativet och häng en vikt i snörests andra änden. Sätt igång en pendelrörelse så vikten svänger med en liten vinkel relativt sitt ursprungsläge. Mät periodtiden genom att ta tid för 10 perioder och ta medelvärdet av dessa. Gör om experimentet fem gånger och notera periodtiden för varje experiment. Figur 2: Försöksuppställningen i uppgiften med pendelrörelse. Periodtiden för en pendelrörelse med små vinklar kan beräknas genom: L T = 2π g (2) där T är periodtiden, L är pendels längd och g är tyngdaccelerationen. Beräkna er standardavvikelse (σ) för detta experiment med samma formel som i uppgift 1. 3

5 Uppgift 3 - Fritt fall Utrustning: Stativ, pingisboll, lägessensor och handdator. Montera fast på stativet med lägessensorn pekande neråt, se Figur 3(a). Ställ in samplingsfrekvensen på sensorn till mätningar per sekund. Håll pingisbollen ungefär 20 cm under sensorn och mät bollens position som funktion av tiden under ett antal studsar. Se till att position-tidsgrafen visar tydliga studsar, ett exempel visas i Figur 3(b). Ställ sedan in handdatorn att visa hastighet-tid för samma data. Använd funktionen Delta Tool (Sv: Differensmätning) för att få ut lutningen av kurvan. Gör om experimentet fem gånger och notera v och t för varje försök. (a) Försöksuppställning (b) Exempel på uppmätta grafer Figur 3: Till vänster visas försöksuppställning för en studsande pingisboll, och till höger exempel över hur era grafer från detta experiment bör se ut. Efter genomförd laboration skall ni kunna besvara följande frågor: Vad betyder lutningen av grafen (hastighet mot tid)? Vad är det som accelererar bollen? Beräkna er standardavvikelse (σ) för detta experiment med samma formel som i uppgift 1. 4