Newton’s Andra Lag, Kraftekvationen
17-07-14
Syfte:
Att undersöka sambandet mellan kraft och acceleration hos en vagn i
rörelse, samt att finna ett samband mellan kraften på ett föremål och
föremålets acceleration vid olika situationer.
Accelerometer
Kraftgivare
Material:
Dator med LoggerPro programvara
LabPro/LabQuest mätinterface
Accelerometer 5g
Kraftsensor 10N
Tyngder
Lerklump, vikt.
Förberedande frågor:
När du ”puttar” på en vagn med en viss kraft så förändras vagnens
rörelse.
Om du ”puttar” hårdare på vagnen hur påverkar det vagnens rörelse?
Kan du beskriva sambandet matematiskt?
Antag att du har ett bowlingklot och en tennisboll upphängda i var
sitt snöre. Anta att du slår till klotet och bollen med ett
”brännbollsträ”. Vilket föremål förändrar sin rörelse mest, och
varför?
Om vi försummar friktionen och du påverkar ett föremål med
massan, m, med kraften, F, då accelererar föremålet med
accelerationen, a. Om vi sedan fördubblar massan på objektet vad
händer då med
accelerationen?
Utförande:
1. Anslut Kraftgivaren till CH1 och Accelerometern till CH2.
2. Starta Logger Pro
3. Obs! Inte nödvändigt
Kalibrera kraftgivaren genom att gå in i experiment/show-
D:\875103562.doc
-1-
Newton’s Andra Lag, Kraftekvationen
17-07-14
sensors, ”högerklicka” på kraftgivaren ange den ena
referenspunkten till 0 N (kraftgivaren skall ligga på bordet), häng
därefter en väldefinierad vikt i kraftgivaren och ange dess tyngd i
referenspunkt 2. Kraftgivaren är nu kalibrerad. Kontrollera detta!
4. Obs! Inte nödvändigt
Kalibrera accelerometern genom att placera sensorn med
positivriktning nedåt, då verkar ju accelerationen +9,82 m/s2 på
givaren, vänd därefter givaren upp och ner (dvs. 180, positiv
riktning
uppåt) och ange denna referenspunkt till –9,82 m/s2.
Accelerometern är nu kalibrerad. Kontrollera detta!
5. Rigga experimentet enligt bilden nedan.
Bilden visar vagnen med accelerometern och kraftgivaren
6. Väg vagnen med sensorerna monterade, notera massan.
7. Starta mätning genom att trycka på F11 eller klicka på
,
mättiden är fördefinierad till 10 s, dra vagnen fram och tillbaka
och se resultatet på skärmen som en kraft-tid graf och en acc
8. elartion-tid graf, se nedan.
Bilden visar programfönstret och graferna.
D:\875103562.doc
-2-
Newton’s Andra Lag, Kraftekvationen
17-07-14
9. Studera utseendet på graferna, vilket samband gäller mellan
graferna? Du kan studera graferna närmare genom att använda
dig av, , funktionen på bägge graferna.
10. Du kan nu göra en ny graf där du plottar Kraften mot
Accelerationen, detta gör du genom att gå till Insert Graph sen
högerklickar du på grafen och väljer Cartesian Graph Options
därefter fliken Axes Options, där väljer du kraften på y-axeln och
accelerationen på x-axeln.
11. Grafen bör beskriva en linjär funktion försök anpassa en sådan
till mätpunkterna genom att markera F-a grafen och välja , dvs
linjär regression.
12. Klistra in alla tre graferna i ett Word dokument för senare
behandling, alternativt skriv ut graferna på skrivaren.
13. Upprepa nu försöket ovan med en 1 kg vikt på vagnen.
Analys:
1. Jämför kraft-tid och acceleration-tid graferna från ett och samma
försök, beskriv detta med ord.
2. Vad gäller det för samband mellan kraft och acceleration? Vilken
fysikalisk innebörd har proportionalitetskonstanten?
3. Vilken enhet har denna konstant, uttryckt i SI enheter, vad
innebär detta?
4. Skriv ner den ekvation som beskriver sambandet mellan
storheterna kraft, massa och acceleration.
5. Använd uppställningen för att undersöka massan på lerklumpen,
beskriv hur du går till väga.
D:\875103562.doc
-3-
