INSTITUTIONEN FÖR FYSIK OCH ASTRONOMI
Mekanik baskurs - Laboration 5
Bevarande av energi och rörelsemängd
Undersökning av kollisioner
Instruktioner Om laborationen: Innan ni lämnar labbet: -­‐ Arbeta i grupper om 2 till 3 personer. -­‐ Kontrollera svarshäftet med labb-­‐assistent -­‐ Anteckna svar för varje steg -­‐ Få svarshäftet signerat. -­‐ Bli avkryssad på närvarolistan. Arbeta i grupper om 2 till 3 personer. Gör den teoretiska uppgiften och experimentet, samt svara på alla frågor. Skriv laborationsrapport. Examination För att bli godkänd på laboration 4 krävs: 1. Närvaro Laborationstillfällen är obligatoriska. Om du inte kan närvara vid schemalagt tillfälle, kontakta laborations-­‐assistenter (e-­‐post adresser finns i studentportalen) för att tillfälligt byta grupp. 30 minuter efter utsatt starttid stängs dörren till laborationssalen, se till att vara i tid. 2. Svarhäfte Svarshäftet ska vara godkänt och underskrivet av laborationsassistent vid laborationens slut. 3. Laborationsrapport Efter laboration ska gruppen skriva rapport. I rapporten ska svar på alla frågor finnas med. Rapporten måste innehålla följande avsnitt: -­‐ Inledning -­‐ Teori. Härledning av alla ekvationer, från både del 1 och del 2. -­‐ Metod. Beskriv experimentet, utrustning, uppställning och utförandet. Materiallista. -­‐ Resultat. Alla uppmätta resultat. Graf med den teoretiska funktionen samt mätvärdena. -­‐ Diskussion. Laborationsrapport lämnas in via studentportalen senast 14 dagar efter laborationstillfället. Blir rapporten inte godkänd har man 3 vardagar från att man fått den rättat på sig att skicka in en uppdaterad version. Är den fortfarande inte godkänd har man igen 3 vardagar på sig att skicka in en uppdaterad version. Är rapporten inte godkänd efter detta får man göra om laborationen nästa år. Skicka alltid rapporter i pdf format. BAKGRUND Ni ska undersöka vad massförhållandet
mellan två bilar har för inverkan på
sluthastigheterna efter en elastisk och totalt
oelastisk kollision. Elastisk kollision betyder
att både energi och rörelsemängd är bevarade
vid kollision. Totalt oelastisk kollision
betyder att båda har samma hastighet efter
kollision.
Bild 1 visar hur situationen ser ut; den röda
bilen, med massa m r , åker med hastighet v r
och kolliderar med den blåa bilen, massa m b ,
som är stillastående. Efter kollisionen har
bilarna hastigheterna v R och v B .
Bild 1. Situationen före kollision. Ni ska hitta en formel som relaterar
massförhållandet mellan bilarna, m r /m b , med
kvoten av hastigheten efter kollision och
hastigheten innan kollision för den röda
bilen, v R / v r = k, dvs
𝑣!
𝑚!
=𝑘=𝑓
𝑣!
𝑚!
Fall 1. Elastisk kollision 1.1. Teori Antaganden som ni kan göra är:
1. Kinetisk energi är bevarad
2. Rörelsemängden är bevarad
3. Den blåa bilens hastighet är noll innan
kollision, v b =0.
4. Kvoten mellan den röda bilens hastighet
efter kollision och hastighet innan
kollision uttrycks med k, v R / v r = k.
Ledning:
• Ställ upp alla ekvationer
• Hitta hastigheten v B uttryckt i enbart
hastigheterna v r och v R .
• Använd detta uttryck för att hitta k = v R /
v r som en funktion av m r /m b .
Frågor 1.1.1 Vad är uttrycket för v B ?
1.1.2 Vad är uttrycket för v R / v r =k=f(m r /m b )?
1.1.3 Vad är det största och minsta värdet
som k kan ha, och varför? 1.2. Experiment Testa om den framtagna ekvationen stämmer
eller ej.
Material: Rörelsesensor, handdator, två bilar,
3 vikter, rullbana.
Ledning:
• Använd rörelsesensor för att undersöka
den röda bilens hastighet före och efter
kollision.
• Se till att kollisionerna sker med
magneterna i bilarna mot varandra så de
är elastiska.
• Använd tabellen i svarshäftet som
referens för vilka vikter ni ska testa.
Frågor 1.2.1 Vad händer med bevarandelagarna om
du har en oelastisk stöt?
1.2.2 Fungerar förhållandet för oelastiska
stötar?
Fall 2. Totalt oelastisk kollision 2.1. Teori Antaganden som ni kan göra är:
1. Rörelsemängden är bevarad
2. Den blåa bilens hastighet är noll innan
kollision, v b =0.
3. Hastigheterna efter kollision är den samma
för båda bilarna, dvs v R = v B .
4. Kvoten mellan den röda bilens hastighet
efter kollision och hastighet innan kollision
uttrycks med k, v R / v r = k.
Frågor 2.1.1 Vad är uttrycket för v R / v r = k =f(m r /m b )?
2.1.2 Vad är det största och minsta värdet
som k kan ha, och varför? 2.2. Experiment Testa om den framtagna ekvationen stämmer
eller ej.
Material: Rörelsesensor, handdator, två bilar,
3 vikter, rullbana.
Ledning:
• Använd rörelsesensor för att undersöka
den röda bilens hastighet före och efter
kollision.
• Se till att kollisionerna sker med
kardborre i bilarna mot varandra så de är
totalt oelastiska.
• Använd tabellen i svarshäftet som
referens för vilka vikter ni ska testa.
• Beräkna även energi förlusten
ΔE K = E efter / E före
Frågor 2.2.1 Vad händer med den kinetiska energin?
