Fysik

luftpudebænk og fjeder

18. februar 2006 af sontas (Slettet)

http://peecee.dk/?id=29313

På figuren ses, en slæde med massen M som er forbundet til to ens fjedre. Da trækloddet hænger stille må
Fsnor = Ft = Ffjeder heraf fås så :

(1)mg = -s*x

1) Afbild fjederkraften som funktion af deformationen s, bestem fjederkonstanten ud fra grafen. Der kan jeg så bruge (1), men hvori indgår massen af slæden M? Er den fuldkommen ligegyldig i denne sammenhæng, fordi det antages at gnidningskraften er 0, mellem skinne og slæde?

Svar #1
18. februar 2006 af sontas (Slettet)

der skulle have stået (1) mg = -s*k

Brugbart svar (0)

Svar #2
18. februar 2006 af fixer (Slettet)

Din kraftanalyse er forkert:

På loddet haves vektorielt

0 = ma = mg + F_snor

Kraftprojektion på lodret med positiv retning opad giver

0 = -mg + f_snor => F_snor = mg (*)

På slæden haves vektorielt

0 = Ma = N + Mg + F_snor + F_venstrerefjeder + F_højrefjeder

Kraftprojektion på vandret med positiv retning mod højre giver

0 = F_snor - kx + k(-x) (**)

Af (*) og (**) fås så

mg = 2kx

Slædens masse M er ligegyldig så længe den ikke accelereres.

Svar #3
18. februar 2006 af sontas (Slettet)

#2 Okay tak, men når jeg snakker om k (fjederkonstanten), så tænker jeg på k for de to fjedre når de er i serie. Herefter vil jeg kunne finde fjederkonstanten for hver af fjedrene, hvis det er.

Brugbart svar (0)

Svar #4
18. februar 2006 af fixer (Slettet)

#3
Ok.

Svar #5
18. februar 2006 af sontas (Slettet)

Jeg får hældingen for en (s,mg)-graf til at være
a = 5,88N/m, og a = 2k dvs k=2,94N/m
for hver af fjedrene. Fjederkonstanten når de to fjedre er serieforbundet må så være :

1/kserie = 1/k + 1/k <=>

1/kserie = 2/(2,94N/m) <=>
kserie = 1,47N/m. Så lyder der en opgave :

Hæng et træklod på, så deformationen er ca. 20-30 cm. Klip snoren over og se om den mekaniske energi er bevaret. Vi målte at en fane på 3cm, som sad på slæden var 0,0211s om at passere en censor. Dvs v = 0,03m/0,0211s = 1,42m/s
hermed må den kinetiske energi til være ved midterstillingen :
Ekin = 0,5*(1,42m/s)^2*(0,1903kg)=0,191J

Og den potentielle energi ved yderstillingen, hvor s = 28cm :

Epot = 1/2 * 1,47N/m*(0,28m)^2 =0,058J
Da den mekaniske energi er bevaret burde Epot ved ydestillingen være lige så stor som Ekin ved midterstillingen. Men som det fremgår af resultaterne stemmer det meget dårligt her i forsøget. Er der nogen, der umiddelbart lige kan se fejlen? Fjederkonstanten virker meget lille, men jeg har prøvet at lave regression adskillige gange, men med samme hældning.

Svar #6
19. februar 2006 af sontas (Slettet)

Det giver klart bedre resultat at regne på det som et system, som jeg først ville af en eller anden grund.

Brugbart svar (0)

Svar #7
19. februar 2006 af fixer (Slettet)

Ved nærlæsning af #3 ser jeg ordet "serieforfundne".

Det er ikke korrekt. Fjedrene er hverken serie- eller parallelforbundne. Fjederkonstanten for det totale system bliver _som om_ de var parellleforbundne. Men det er de rent fysisk ikke.

Det er derfor den sikre vej frem er en total kraftanalyse som i #2. Hold dig til den.

Svar #8
19. februar 2006 af sontas (Slettet)

#7 okay jamen nu passe det hele så, hvis det svarer til de er parallelbundne. Jeg får nemlig den samme fjederkonstant, hvad enten jeg betragter det som en fjeder (som så består af to) eller to parallelforbundne fjedre. Tak for hjælpen!

Skriv et svar til: luftpudebænk og fjeder

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.