Ämne: Fysik
Laborant:
Medlaborant:
Klass:
Laborationsgrupp:
Laborationsdatum: 200x-xx-xx
Lärare:
LABORATION nr 2A
KRAFTER OCH KRAFTMOMENT M.M.
1
Uppgift 1
Användning av Arkimedes princip, för att sedan bestämma volymen och densiteten av en
sten.
Materiel
Bägare fylld med vatten, dynamometer, sten, snöre
Utförande
Det första vi gjorde var att binda fast stenen i ett snöre, som i sedan hängde i en
dynamometer. Dynamometern avlästes. Därefter sänktes stenen ned i bägaren fylld med
vatten så att den hamnade under vattenytan. Dynamometern avlästes på nytt. Med hjälp
av de två dynamometer värdena beräknades vattnets lyftkraft och med hjälp av
Arkimedes princip räknade vi ut stenens volym. Dessa värden användes därefter till att
beräkna stenens densitet. Till sist ritades en skalenlig figur för stenen som var nedsänkt i
vatten.
Formler
m
v
Arkimedes princip: FL V g
Mätvärden
Fdyn1 (stenens kraft) = 0,90 N
Fdyn 2 (kraften på stenen nedsänkt i vatten) = 0,55 N
2
Beräkningar
Jämviktsekvation för sten i luft (se figur i bilaga 1):
Fdyn1 Fg 0
Fg 0,90 N
m
F 0,90
kg 0,092kg 92 g
g 9,82
Jämviktsekvation för sten nedsänkt i vatten (se figur i bilaga 1):
Fdyn 2 Flyft Fg 0
Flyft Fg Fdyn 2
0,90 0,55 0,35 N
Arkimedes princip: FL H 2O VH 2O g
3
= V H 2O
FL
H O g
2
0,35
0,0357 m 3
0,998 9,82
m
v
0,092
2,58 kg m3
0,0357
Resultat
Stenens volym är enligt våra beräkningar: 0,0357m3 då volymen undanträngt vatten är
samma som volymen av stenen.
Stenens volym är 2,58 kg m3
Litteraturvärde
Slutsats
Det vi har kommit fram till är att stenens densitet enligt tabellen i formelsamlingen ligger
närmast kalksten, som har en volym på 2,5 2,8 kg m3
4
Uppgift 2
a) Att bestämma massan av brädan med hjälp av momentlagen
b) Att bestämma brädans densitet
Materiel
En träbräda, 500-kg vikt, linjal, skjutmått
Utförande
Brädans längd, bredd och tjocklek mättes. Vikten ställdes sedan på
brädan såsom figuren visar. Sedan skjuts brädan över bordet tills den
hamnar i ett läge då den inte tippar över. Därefter mättes längden på den del av brädan
som stack ut över bordet.
Formler
F m g
m
v
F1 l1 F2 l 2
M1 M 2
Mätvärden
Brädans längd: 15,15 mm
bredd: 80,40 mm
tjocklek: 85,0 cm
l1 (momentarm 1) = 30,5 cm
l 2 ( momentarm 2) = 22,0 cm
Beräkningar
V b l t 0,0804 0,85 0,01515 0,001035m 3
F1 l1 F2 l 2 F1 0,305 4,91 0,22 3,54N
Resultat
5
Brädan väger 0,860 kg och har densiteten ..........
Litteraturvärde
Enligt Formler och tabeller är densiteten för vatten 0,998 kg m3 och för trä 0,5 0,6 kg m3
Slutsats
Uppgift 3
Uppgift:
1. Bestämma kulans medelhastighet för en halv svängning.
2. Beräkna kulans momentanhastighet i sitt lägsta läge
Materiel
Ställning med pendelkula, stoppur, och linjal
Utförande
En ställning är uppsatt med en pendel. Det har placerats en tvärgående stång 45cm från
toppen som fungerar som startposition för pendelrörelsen. Pendelns längd mättes sedan.
Pendeln släpptes sedan från markeringen och läts svinga tre gånger. Detta mättes med
tidtagarur och noterades.
Vinkeln från startpositionen räknades ut och därefter beräknades båglängden. Med hjälp
av detta räknades medelhastigheten samt momentanhastigheten i pendelns lägsta punkt.
Beskriv uppställningen och vad ni mätte samt beräknade.
R
Pendel
A
Höjdmarkering
α
C
H
B
6
Formler
2𝑎
𝑆𝐴𝐵 =
∗ 2𝜋𝑅
360°
𝑆𝐴𝐵
𝑉𝑚𝑒𝑑𝑒𝑙 =
𝑇𝐴𝐵
𝐸𝐴 = 𝐸𝐶
𝑣 = √2𝑔ℎ
Mätvärden
Kom ihåg en figur som visar alla mått.
R
Pendel
A
Höjdmarkering
α
H
C
B
H = 45 cm
R = 60 cm
Tiden för 3 hela svägningar (s)
4,47
4,62
4,62
Beräkningar
Kom ihåg att hänvisa till måttfiguren i vilka lägen ni gör beräkningar.
Vinkeln alfa
𝐻
cos 𝛼 =
= 41,40°
𝑅
7
Båglängden
2 ∗ 41,40
𝑆𝐴𝐵 =
∗ 2 ∗ 𝜋 ∗ 60 = 86,7𝑐𝑚
360°
Medelvärdet på tidtagningarna
4,47 + 4,62 + 4,62
𝑇𝑚𝑒𝑑𝑒𝑙 =
= 4,57𝑠
3
Medelvärdet för en svängning
4,57
𝑇𝒔𝒗ä𝒈𝒏𝒊𝒏𝒈 =
= 1,52𝑠
3
Medelhastigheten
0,867
𝑣𝑚𝑒𝑑𝑒𝑙 =
= 0,57 𝑚/𝑠
1,52
Momentanhastigheten i punkten C
𝑣𝑐 = √2 ∗ 9,82 ∗ 15 = 2,97 𝑚/𝑠
Resultat
Medelhastigheten för en svängning: 0,57 m/s
Momentanhastigheten i punkt C: 2,97 m/s
Litteraturvärde
Slutsats
8
Uppgift 4
Materiel
Dynamometer, våg, cylinder och ställning för upphängning av dynamometer
Utförande
Beskriv uppställningen och vad ni avläste, beräknade samt ritade.
Dynamometern var upphängd i ställningen. Cylindern hängdes i dynamometern och
vägdes samtidigt av en våg. Värdena noterades och med dessa kunde krafterna räknas ut.
N
Våg
Formler
𝐹 = 𝑚𝑔
Mätvärden
Dynamometerns massa: 43 g
Vågens massa: 411 g
Dynamometervärde: 1,3 N
Vågen visade: 147 g
9
Beräkningar
Dynamometern, Cylindern, Vågen:
Använd beräkningsfigurerna du gjorde i förberedelseuppgiften och ställ upp
jämviktsekvationer. Lägg figurerna som bilagor och gör hänvisningar här.
Krafterna som verkar på cylindern:
𝐹𝑔𝐷𝑦𝑛 = 0,043 ∗ 9,82 = 0,42 𝑁
𝐹𝑠 = 𝐹𝑔𝑑𝑦𝑛 + 𝐹𝑑𝑦𝑛
𝐹𝑠 = 0,42 𝑁 + 1,3 𝑁 = 1,72 𝑁
Cylinderns massa:
𝐹𝑣å𝑔 = 0,147 ∗ 9,82 = 1,44 𝑁
𝐹𝑔𝑐𝑦𝑙 = 𝐹𝑑𝑦𝑛 + 𝐹𝑣å𝑔
𝐹𝑔𝒄𝒚𝒍 = 1,3 + 1,44 = 2,74 𝑁
2,74
𝑚=
≈ 0,279 𝑘𝑔
9,82
Krafter som verkar på vågen:
𝐹𝑏𝑜𝑟𝑑 = 𝐹𝑣å𝑔 + 𝐹𝑔𝑣å𝑔
𝐹𝑔𝑣å𝑔 = 0,411 ∗ 9,82 = 4,036
𝐹𝑏𝑜𝑟𝑑 = 1,44 + 4,036 = 5,476 𝑁
Resultat
Krafterna som verkar på cylindern: 1,72 N åt båda hållen
Krafter som verkar på vågen: 5,476 N åt båda hållen
Cylinderns massa: 279 g
Litteraturvärde
Slutsats
10
11
