Energiomvandlingar

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Under dagens laboration genomförde vi två försök med temat energiomvandlingar. Det första försöket gick ut på att låta en puck passera en fotocell, som var inställd på passagetid. Pucken skulle sedan få stanna och vi skulle utföra mätningar och beräkna den bromsande kraften som verkar på pucken när den glider på bordet.
I försök 2 hade vi en pendel som släpptes från en viss höjd. När den sedan passerar sitt nedersta läge hade den en fart som vi kallade v. Vår uppgift var att beräkna vilken höjd som behövs för att v = 2 m/s.
I båda försöken skulle vi även ange de energiomvandlingar som skedde och redovisa våra mätresultat och beräkningar. Vi kontrollerade även våra värden med hjälp av en dynamometer och en fotocell.

I försök 1 genomgår puckens energi följande omvandlingar efter det att den passerat fotocellen:
kinetisk energi friktionsenergi Ek Ef

Vi genomförde följande mätningar:
m = 0,08655 kg
t = 0,0542 s
s1 = 0,135 m
s2 = 0,06 m
v = (0,06 / 0,0542) m/s

Här är s1 = sträckan som pucken glider. s2 = puckens diameter, dvs den sträcka vi beräknar utgångshastigheten med. Nu när vi beräknat v, kan vi använda formeln för kinetisk energi:
Ek = m · v2 / 2 Ek = 0,08655 · (0,06 / 0,0542)2 / 2 = 0,0479

Eftersom all kinetisk energi omvandlas till friktionsenergi kan vi skriva följande:

Ek = Ef Ef = Ff · s mv2 / 2 = Ff · s

Ff = (mv2/2)/s Ff = 0,39 N

Vi har då bestämt den bromsande kraften på pucken när den glider på bordet till 0,39 N. Med hjälp av en dynamometer kontrollerar vi hur bra detta kan stämma. Dynamometern visar 0,28 N, så våra beräkningar är helt klart godkända.


När pendeln i försök 2 släpps och når sin lägsta punkt genomgår den följande energiomvandlingar:
potentiell energi kinetisk energi + friktionsenergi

För att kunna beräkna den höjd som behövs för att pendeln ska passera sin lägsta punkt med hastigheten 2 m/s gör vi följande mätningar:
m = 0,05015 kg
g = 9,82 m/s2
Ep = Ek m · v2 / 2 = 0,05015 · 22 / 2 = 0,1003


Ep = mgh h = Ep / mg h = 0,1003 / (0,05015 · 9,82)
h = 0,20 m = 20 cm

För att kontrollera om våra beräkningar stämmer mäter vi upp höjden h, som alltså är 20 cm ovanför pendelns lägsta punkt. Därifrån släpper vi pendeln och den passerar fotocellen, som är kopplad till en korttidsmätare. Med hjälp av de siffrorna vi får räknar vi ut medelhastigheten. s här nedan anger sträckan som pendeln färdas under den uppmätta tiden, dvs dess diameter.

s = 0,025 m
t = 0,0128 s
v = (0,025 · 0,0128) = 1,95 m/s


I båda försöken ovan har vi fått ganska bra överensstämmelser. I det första försöket var avvikelsen 0,11 N. Det kan bl a bero på att dynamometern tar en del av vilofriktionen med sig när man börjar dra. Avläsningen där är också svår att få exakt. Det var ett ganska roligt försök, men efter vår laboration med bilen, pucken och lådan kändes den lite onödig. det var däremot ett bra sätt att få in tänkandet när man räknar på liknande uppgifter sedan.
Försök 2 blev min favorit av försöken, mest för att den var roligare och ganska annorlunda från tidigare försök. Här var avvikelsen bara 0,05 m/s, vilket jag tycker var jättebra. De eventuella felkällor jag kan ange här är sättet att mäta höjden på. det är lite svårt att få det till en exakt höjd, men det gick ju bra.
Den här laborationen t...