Beweging in de keuken

Beweging in de keuken
Datum: 25-06-2004
Leen Roeloffs & Dennis van der Meer
Klas 4 Havo A&F
Inleiding
Omdat ons cijfer van het vorige P.O. nogal tegenviel, hebben we besloten het P.O. te
herkansen. Door commentaar op het vorige P.O. kregen wij een veel betere indruk hoe een
P.O. er uit hoort te zien. Wij hebben gekozen voor een ander onderwerp: energieoverdracht in
de hockeysport. Aangezien de proefen in de keuken hebben plaatsgevonden, is de titel van
onze proef: “Beweging in de keuken”
2
Theorie
Het gaat in deze proef om energieoverdracht. We proberen zwaarte energie om te zetten in
kinetische energie. In deze proef proberen we te meten, hoeveel zwaarte energie in kinetische
energie wordt omgezet.
De hoogte energie wordt door middel van een steen overgebracht op een hockeybal.
De zwaarte energie kunnen we bepalen door de hoogte op te meten, en de de snelheid van de
bal zal door middel van een tijdmeting opgenomen worden.
3
Uitvoering
Benodigdheden
Teneerste moesten we alle benodigdheden van de proef verzamelen. De benodigde
meetapparatuur was op school helaas niet beschikbaar.
Voor de proef hadden wij nodig :
- Stopwatch
- Twee stabiele objecten op gelijke hoogte met een plank er overheen
- een hockeybal van 155 gram
- een halve baksteen van 1250 gram
- papier
- zilverfolie
- elektrische kabels
- plakband
- meetlint
- ijzerdraad
Sensors
De sensors zijn gemaakt van:
- 5 bladzijden papier
- aluminiumfolie
- nietjes
- plakband
- speakersnoer
Het maken van de sensor:
We hebben eerst 5 pagina’s op elkaar gelegd en deze vastgeniet. Daarna hebben er een
rechthoekig vlak uitgeknipt. Deze vlakken hebben we dubbelzijdig bedekt met
aluminiumfolie, maar dan wel zo, dat het aluminiumfolie elkaar in rust niet raakt.
Tijdmeting
Omdat school ons geen teller kon lenen, moesten we er zelf een maken. Hiervoor hebben wij
speciaal een stopwatch gekocht. Deze stopwatch hebben we gemold, zodat wij de sensoren
hierop konden aansluiten. Deze sensoren hebben we aangesloten op de start/-stopknop.
Wanneer er dus een bal over de sensor heen rolt, dan maakt het alumiumfolie contact,
waardoor de stopwatch begint te tellen en uiteraard bij de 2e sensor het tellen stopt.
4
Opstelling
Allereerst wilden wij de slinger bevestigen. Voor de opstelling hebben we een balk op het
kookeiland en het aanrecht gelegd. Om deze balk hebben we beugeltjes bevestigd. Aan deze
beugeltjes hebben we de slinger met 3 ophangpunten bevestigd. Hierdoor hangt de slinger
stabiel.
Vervolgens hebben we de sensoren op de keukenvloer geplakt, met onderling een afstand van
1 meter. Aan deze sensoren hebben we de speakersnoeren bevestigd die ook weer aan de
start/-stopknop van de stopwatch zitten. Om de steen recht naar beneden te laten vallen
hebben we aan de achterkant van de steen een dun touwtje bevestigd. Dit dunne touwtje zat
vast aan een stuk ijzerdraad die op zijn beurt met een haak aan de muur vastzat. Hierdoor
konden we het touwtje makkelijk doorbranden, zodat de steen recht naar beneden viel en de
bal recht vooruit stootte. Dit was nodig, omdat de steen anders niet recht de bal raakte en
daarom op zijn beurt weer niet de sensors activeerde omdat de afwijking van de bal dan te
groot was.
Werkwijze proef
Als eerst moesten we de hoogte van de steen opmeten zodat we later de zwaarte energie
kunnen bereken. Hierna branden we het touwtje door zodat de slinger naar beneden valt en de
bal een stoot geeft. Op dit moment wordt een deel van de zwaarte energie van de steen in
kinetische energie omgezet. De kinetische energie van de baksteen wordt vervolgens deels
overgedragen aan de hockeybal. De hockeybal rolt vervolgens over de eerste sensor en
activeert de teller. 1 Meter verder rolt de bal over de tweede sensor en schakelt zo de teller
weer uit. Alle meetresultaten werden hierbij nauwkeurig bijgehouden.
5
Waarnemingen en resultaten
Vanwege de korte tijd en het gebrek aan goed materiaal hebben wij alleen 1 goede
waarneming kunnen registreren. Het probleem zat hem voornamelijk in de sensors die zeer
gevoelig waren.
Metingen vooraf:
Gewicht bal
Gewicht steen
0,153 kg
1,250 kg
Metingen bij de gelukte proef:
Beginhoogte slinger Eindhoogte slinger
Tijdsduur
Afgelegde weg
0,24 m
0,59 s
1,00 m
0,20 m
Berekeningen en uitwerkingen
De formules die wij gaan gebruiken zijn
Ez = m * g * Δh
Ekin = ½ m * v2
Uitwerking van de Ez
m = 1,250 kg
g = 9,81 m/s2
Δh = Hoogte1 – Hoogte2 = 0,24 – 0,20 = 0,04 m
Ez = 1,250 * 9,81 * 0,04 = 0,491 J
Uitwerking van Ekin
m = 0,153 kg
v = ? m/s
Ekin = Ez = 0,491 J
0,491 = ½ * 0,153 * v2
v2 = 0,491 / (1/2 * 0,153) = 6,412
v = 2,53 m/s
Uitwerking gemeten snelheid
s = v *t
s = 1,00 m
t = 0,59 s
v = ? m/s
v = s/t = 1,00 / 0,59 = 1,695 m/s
6
Discussie & Conclusie
Wij vonden de proef veel leuker dan ons vorige P.O. , want hierbij konden we echt zien wat er
gebeurde. Ook het zelf maken van de sensors was erg leuk. Helaas waren de sensors en
apparatuur niet zo erg betrouwbaar als we hadden gehoopt. Vandaar dat we zo weinig goede
metingen konden verrichten.
Onze conclusie is dat niet alle hoogte energie wordt omgezet in kinetische energie. Dit blijkt
uit het feit dat onze voorspelde snelheid 2,53 m/s moest zijn, maar in werkelijkheid 1,63 m/s
bleek te zijn. Na een gesprek met David Smelik (student Business Engineering) hoorden wij
dat wij geen rekening hadden gehouden met de rotatie energie. Dit is voor ons een onbekend
terrein, want deze stof is nog nooit in de klas besproken.
7