Parham – Laboration fysik

Newtons andra lag

Isaac Newton

                                                                                                                           

Inledning

Laborationen handlar om Newtons andra lag . Syftet med undersökningen är att experimentella att Newtons kraftekvation inte stämmer!Vi ska göra en förutsägelse utifrån Newtons hypotes om Kraftekvationen och experimentera om hypotesen stämmer med verkligheten  med hänsyn på undersökningens felkällor.

Teori

Teorin utgår från Newtons andra lag eller kraftekvationen:
F = m . a

 Kraften = massan . accelerationen  

I kraftekvationen har kraften alltid samma riktning, enheten för kraft är 1N = 1kg m/s²

är kraften som ger massan m accelerationen .

F är resultanten till de verkande krafterna. Accelerationen har samma riktning som kraftresultanten.

Material och utförande 

·         Datorn

·         Pasco Capstone program

·         Adapter

·         Miniräknare

·         Vagn

·         Bana

·         Interface

·         Rörelsesensor

·         Usb-kablar

Vi genomförde experimentet genom att först ställa upp en 9 graders vinklad bana. Därefter så installerade vi alla apparater som skulle mäta vagnens acceleration. Experimentet utfördes genom att köra vagnen 10 gånger i samma bana. Anledningen att vi gjorde det tio gånger var för att vi skulle få ett medelvärde från det och räkna ut standardavvikelsen. Vagnens acceleration mäts noggrann med hjälp av Pasco programmet som presenteras nedan. Vi har antecknat resultat i en tabell. 

Utförande av 10 gånger körningar i samma bana:

 Körning 1:

Körning 2:

Körning 3:

Körning 4:

Körning 5:

Körning 6:

Körning 7:

Körning 8:

Körning 9:

Körning 10:

 

Förutsägelse

Enligt Newtons andra lag acceleration uträknas enligt kraftekvationen:

 F = m . a
 a = g. sin 9° = 9,8 x 0,15 = 1,47 (m/s2).

 

Vi utgår från Newtons teori och förutsäger att accelerationen och experimentets utfall ska bli ca 1,47 (m/s2).

Resultat
A   körning	B  acceleration		C	D = C - B		D2	Standardavvikelse	Standardsäkerhet
Körning	a (m/s2)		Medelvärde  -14,59/10	Medelvärde -a    (m/s2)			s2    = 0,0005/9 = 0,000055                                                  S     =  0,007 (m/s2)	u = s /√ n,                                       U = 0,007 / √ 10                              = 0,002 m/s2
1	-1,46		-1,46	0		0
2	-1,47		-1,46	0,01		0,0001
3	-1,46		-1,46	0		0
4	-1,46		-1,46	0		0
5	-1,46		-1,46	0		0
6	-1,45		-1,46	-0,01		0,0001
7	-1,45		-1,46	-0,01		0,0001
8	-1,45		-1,46	-0,01		0,0001
9	-1,47		-1,46	0,01		0,0001
10	-1,46		-1,46	0		0
	-14,59		-1,46	-0,01		0,0005	0,007	0,002

Analys

Enligt Newtons andra lag uträknas enligt kraftekvationen: F = m . a

 a = g. sin 9° = 9,8 x 0,15 = 1,47 (m/s²)

Och nedan finns sammanfattning av vår undersökning. Mättningarna visar att accelerationens medelvärde uppnår 1,46 (m/s2). För att kunna ta hänsyn till mätosäkerheten beräknades standardsäkerheten till 0,002 (m/s2)  och   Accelerations mättvärde:   -1,46 ± 0,002 (m/s²)

Medelvärde a:     14,59 /10 = -1, 46    (m/s2)			= -1, 46   (m/s2)
				Standardavvikelse: (m/s2)
				S = 0,007
Standardsäkerhet: u = s / √ (n) , U = 0,007 /  √ 10		U   =   0,002 (m/s2)

Tabellen visar sammanställning av undersökningen. Medelvärde, standardavvikelse och standardsäkerhet beräknades enligt formler och anvisningar. Medelvärde blev: -1, 46    (m/s²), Standardavvikelse: 0,007 (m/s²) och Standardsäkerhet: 0,002 (m/s²).

Slutsats:

Experimentet utfall och förutsägelse är ganska lika och obetydligt skillnader ligger inom resultatets felgränser. Undersökningen har stärkts Newtons hypotes om kraftekvationen:

F = ma med hänsyn till eventuella felkällor. Mätinstrumentet, datorinställningar och kopplingar till Pasco programmet kunde även påverka undersökningens mätvärde.

Vi har experimenterat och har kommit fram att Newtons andra lag stämmer korrekt med verkligheten . Det innebär att vi inte har lyckats med att bevisa att Newtons andra lag inte stämmer.

Experiment på Vetenskapens Hus

Idag har jag varit i ”Vetenskapens hus” där vi blev indelade i grupper för att utföra en labb. Labben utgick ifrån att räkna ut tyngdkraften och volymen ur ett okänt föremål. För att utföra denna labb fick vi även dessa hjälpmedel: okänt föremål, snöre, ställning, oval plasthink(liten), träpinne, fjäder, måttband, 100g vikt, sax, stor hink fylld med vatten.

Vi började med att först försöka räkna ut tyngdkraften ifrån vikten. Då utgick vi ifrån formeln F=mg. För att räkna ut m använde vi oss av fjädern som vi hängde 100grams vikten på. Då stäcktes fjärden och vi fick en sträcka på ungefär 12 cm(från fjärdens topp till bott). Därefter hängde vi det okända föremålet. Då fick vi en sträcka på ungefär 13 cm. Då ville vi räkna ut den procentuella skillnaden av dem.

Då blev det alltså 1/12 = 0,083

Detta visade att det okända föremålet väger 

1,083 x 100g = 108,3 g 

Nu när vi hade vikten fortsatte vi med den första formeln:

F=mg

F= 108,3 x 9.82

F= 1063,506

F = 1064 N/kg 

För att sen kunna räkna ut volym använde vi vattnet från hinken som vi hällde ner i vår lilla plasthink. Då behövde vi först räkna ut volymen utan föremålet i och därefter en gång till med föremålet.  För att när vi släpper ett föremål i vattnet ökar volymen och den mängd den ökar är lika stor som föremålets volym. Så vår plan var att räkna ut skillnaden mellan de två volymerna vi fick. Vi fick en volym på ungefär 89 cm³. Nu har vi även lärt hur man kan experimentera fram tyngdkraften och volym.