Proef: Botsing in één dimensie

Proef: Tweede wet van Newton
Benodigde apparatuur










Luchtkussenbaan
Blazer (stofzuiger) met slang
Wagens voor luchtkussenbaan, met plaatjes
Ander toebehoren luchtkussenbaan
Timer
Statiefmateriaal
Katrollen
Massa 50 gram
Fotodiodes + lampjes
Nylondraad of ander dun/sterk draad
Bij deze proefbeschrijving wordt er van uit gegaan dat je de werking van de luchtkussenbaan kent
en weet hoe je moet meten met fotodiodes en een digitale tijdmeter.
Als dat niet zo is, bestuur dan de handleidingen of vraag de docent/practicumassistent om hulp.
Inleiding
In dit experiment wordt een wagen op een luchtkussenbaan versneld door een constante kracht van
een vallende massa. De resultaten worden geanalyseerd aan de hand van de 2e wet van Newton.
Uitvoering
De wagen op de luchtkussenbaan wordt versneld door een constante kracht (F) afkomstig van een
vallend massastuk M (= 50 gram). Dit massastuk is met een lange draad, lopende over twee
katrollen, verbonden met de wagen. De draad moet horizontaal en precies evenwijdig aan de baan
lopen. Zorg dat de baan zelf ook goed horizontaal (waterpas) staat. Zorg ook dat het hoge katrol
hoog genoeg boven de vloer hangt (het massastuk moet over minimaal 1,80 meter kunnen vallen).
Besteed de nodige zorg aan het maken van de opstelling !!
De wagen wordt steeds vanaf een uiteinde van de baan losgelaten (beginsnelheid is nul). Zorg dat je
steeds precies op dezelfde startpositie begint. Plaats een stevige buffer aan de overzijde van de baan
om de klap op te vangen of houdt de wagen goed met de hand tegen voor het einde van de baan
bereikt is.
Voor het registreren van de beweging gebruik je twee fotodiodes en lampjes. Plaats het eerste
lampje en fotodiode op ongeveer 10 cm voor de stilstaande wagen. Het is belangrijk dat deze
positie NIET MEER VERANDERT tijdens de proef.
Zet de tweede fotodiode op een afstand x van de eerste.
Sluit de diodes zo aan op de tijdmeter dat de klok start als de wagen de eerste diode passeert en
stopt als de wagen de tweede diode passeert. Je meet dus de tijd die de wagen doet over het traject x.
Meet x zo nauwkeurig mogelijk op.
Kies tijdens de proef zo’n 6 tot 8 verschillende waarden voor x tussen 20 en 160 cm. Doe bij elke x
TWEE metingen (t1 en t2). Als het verschil groot is, doe dan nog een derde en gooi de meest
afwijkende meting weg.
Zet je metingen overzichtelijk in een tabel (x, t1 , t2).
Voer twee series metingen uit: een serie voor een lichte wagen (b.v. ongeveer 150 gram) en een
andere serie voor een zware wagen (b.v. ongeveer 250 gram). Neem voor de massa aan de katrol
een massa van 50 gram. Bepaal alle massa’s nauwkeurig met een bovenweger.
Uitwerking/verslag
1. Maak voor elke serie een tabel met je metingen/waarnemingen. Voeg een kolom toe voor t
(t = gemiddelde van de twee tijdmetingen t1 en t2)
2. Bereken ook steeds x/t en voeg dat ook aan de tabel toe (aparte kolom).
3. Maak één grafiek van x/t tegen t voor beide series (op dezelfde assen).
4. Leg uit waarom dit, in het geval van een eenparig versnelde beweging, rechte lijnen moeten
zijn. (LET OP: het zijn geen gewone v,t-grafieken!)
5. Gaan deze rechte lijnen bij dit experiment door de oorsprong? Geef een toelichting.
6. Geef een theoretisch verband tussen de versnelling a en de helling van de rechte lijn.
(opnieuw LET OP: het zijn geen gewone v,t-grafieken!)
7. Bepaal voor beide series metingen de helling en bereken daaruit de versnelling a.
8. Daar de kracht F gelijk bleef, moet volgens de 2e wet van Newton het produkt “massa x
versnelling” konstant zijn. Klopt dat (bij benadering) ook voor jouw resultaten? (LET OP:
welke waarden moet je precies voor de massa nemen?)
9. Vergelijk de experimenteel bepaalde waarden voor a (onderdeel 7) met de theoretisch
berekende waarden (geen wrijving, massa’s touw en katrollen verwaarlozen). Geeft
toelichting/commentaar.