Praktische opdracht 6vwo

Praktische opdracht 6 vwo
Natuurkunde 1,2
Onderzoek aan een varend
bootje
Benodigdheden
Bak met water
Kuipje verzwaard met zand
2 katrollen met statieven;
Gewichtjes 10 gram en
paperclips
Liniaal;
Elektronische tijdmeting +
lichtpoortjes.
Weegschalen.
Computer + programma Excel + Coach 5
Inleiding
Hypothese
Bij het varende bootje veronderstellen we dat de wrijving die het bootje van het water ondervindt
evenredig is met het kwadraat van de snelheid.
Dat we de formule
Fw = cw. ½. ρ. v2 . A mogen toepassen.
Doel van de proef is om na te gaan of bovenstaande formule hier geldig is, en zo ja, de bepaling van de
cw waarde van het kuipje.
Als het bootje met constante snelheid vaart moet de resulterende spankracht van de beide touwtjes
gelijk zijn aan de wrijvingskracht die het bootje ondervindt. Je kan zo de wrijvingskracht bepalen.
Meting
1.
2.
3.
4.
Bepaal eerst de frontale oppervlakte A van het deel van het bootje dat onder water zit. (je
kan de diepgang het beste meten met behulp van de wet van Archimedes die zegt dat de
opwaarte kracht gelijk is aan de zwaartekracht van het verplaatste water. Meet de massa
van het bootje en meet de lengte en (eventueel) de breedte. Bereken daaruit het frontale
oppervlak.
Meet de massa van de gebruikte paperclips. Vermeld in je verslag hoe je dat nauwkeurig
gedaan hebt. Om de wrijving van katrollen te compenseren moet je eerst een aantal
paperclips aan de rechterkant toevoegen. Kijk bij hoeveel paperclips aan de rechterkant de
boot net niet in beweging komt. Noteer dat aantal.
Haal de ‘boot’ helemaal naar links. Plaats aan de rechterkant extra paperclips.
Laat de boot varen en meet met behulp van lichtpoortjes en de elektronische klok de
snelheid van de boot. Let op: bepaal nauwkeurig welke afstand het bootje aflegt tussen het
starten en het stoppen van de klok.
Herhaal de proef een paar keer en bereken het gemiddelde.
Herhaal de vorige stap met een ander aantal extra paperclips. Zorg dat je bij minstens 5
verschillende krachten de snelheid bepaald hebt.
Uitwerking Meting
Doe de uitwerking zoveel mogelijk met Excel. Geef wel aan hoe je de berekening van de verschillende
grootheden hebt gedaan.
 Maak een grafiek waarin Fw tegen v2 wordt uitgezet.
 Is Fw evenredig met v2? Zo ja, bepaal de evenredigheidsconstante.
 Bereken de cw-waarde van het bootje
 Beantwoord de volgende vragen:
o
o
Waarom zijn de aan het bootje twee gewichtjes vastgemaakt ?
Bereken de versnelling van het bootje bij de eerste meting op het moment van het
loslaten. Wat is er verder met de versnelling gebeurd ?
Model
Bij deze proef werd verondersteld dat het bootje aan het eind een constante snelheid heeft en dat de
som van de spankrachten gelijk is aan wrijvingskracht die het bootje ondervindt. We gaan met een
modelberekening testen of die snelheid constant is.
Theorie
De totale kracht is de resultante van de zwaartekracht op de extra paperclips en de wrijvingskracht.
De versnelling is de totale kracht gedeeld door de totale massa (zorg dat je daarvoor de juiste waarde
hebt)
Uit de versnelling vind je de snelheid
Uit de snelheid vind je de plaats
Laat ook de tijd verder gaan.
Uitvoering:
Ga naar Coach Modelleren. Log in onder de naam van je groepje . Open het coachproject dat bij je
groep hoort.
Neem bij de startwaarde voor cw het gemiddelde dat je bij je metingen gevonden hebt. Pas op dat de
computer de A van oppervlakte niet verwart met de a van versnelling. Neem voor oppervlakte het
symbool Opp.
Laat de computer van de beweging met de grootste beginversnelling het x(t)-t diagram, het v(t)-t
diagram, het a(t) –t diagram en het a(t)-x(t) diagram tekenen. In het laatste diagram staat verticaal a(t)
en horizontaal x(t) getekend.
Sla het model en de resultaten op als je er tevreden over bent.
Was de snelheid van het bootje aan het eind constant ?
Conclusies: vermeld de conclusies die bij deze proef horen.
Verslag
Geef een verslag van deze proef. Verwerk er ook in de punten en vragen die bij de uitwerking en het
Model horen. Geef het model en de gevraagde diagrammen.