Θέμα πειράματος: Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα
Στόχος του πειράματος: – Να διερευνηθεί η σχέση μεταξύ δύναμης και επιτάχυνσης
– Διερεύνηση της σχέσης μεταξύ μάζας και επιτάχυνσης
Εργαλεία και υλικά: Ράγες, τροφοδοτικό, πολυεπίπεδη δοκός, δυναμικό τρένο, χρονομετρητής, ταινία, βάρη 50 γραμμαρίων (3), καλώδια σύνδεσης.
Βήματα προετοιμασίας:
1. Συναρμολογήστε τις ράγες, εγκαταστήστε το χρονόμετρο όπως φαίνεται στην εικόνα.
2. Τοποθετήστε το δυναμικό φορείο δεξιά από το χρονομετρητή. Τοποθετήστε ένα βάρος πάνω από το δυναμικό φορείο.
3. Συνδέστε την κασέτα στο χρονόμετρο και το άκρο της κασέτας στο φορείο δυναμικής.
4. Ρυθμίστε την τάση τροφοδοσίας στα 12 βολτ
5. Συνδέστε την παροχή ρεύματος σε μια πηγή ρεύματος και ενεργοποιήστε το χρονόμετρο.
6. Ρυθμίστε το χρονόμετρο να λειτουργεί σωστά
Πειραματικό βήμα 1: Σχέση μεταξύ δύναμης και επιτάχυνσης
1. Τοποθετήστε τη ράγα στην επιφάνεια του τραπεζιού.
2. Συνδέστε το φορτίο των 50 γραμμαρίων στο δυναμικό τρένο χρησιμοποιώντας σπείρωμα.
3. Ενεργοποιήστε το χρονόμετρο
4. Απελευθερώστε το φορτίο έτσι ώστε το φορτίο να πέσει ελεύθερα και να τραβήξει το δυναμικό τρένο.
5. Απενεργοποιήστε το χρονόμετρο όταν το δυναμικό φορείο φτάσει στο κάτω μέρος του κεκλιμένου επιπέδου ή όταν το φορτίο φτάσει στο δάπεδο.
6. Αφαιρέστε την ταινία από το κύκλωμα
7. Επαναλάβετε το πείραμα χρησιμοποιώντας φορτία των 100 γραμμαρίων και των 150 γραμμαρίων.
Δεδομένα και Ανάλυση Δεδομένων 1:
Χρονικό διάστημα (t) = περίοδος (T) = 1/f = 1/50Hz = 0,02 δευτερόλεπτα
Τα 50 Hertz είναι η συχνότητα PLN.
Μάζα φορτίου = 50 γραμμάρια = 0,05 kg
Βάρος φορτίου (δύναμη έλξης) = (0,05 kg)(9,8 m/s) = 0,49 N
|
Χρονικό διάστημα (δευτερόλεπτα) |
Απόσταση (cm) |
Ταχύτητα (cm/δευτερόλεπτο) |
Επιτάχυνση (cm/δευτερόλεπτο 2 ) |
|
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
Μέση τιμή |
||||
1. Μετρήστε την απόσταση μεταξύ των δύο πλησιέστερων σημείων, εισαγάγετε τα αποτελέσματα της μέτρησης στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
2. Υπολογίστε την ταχύτητα χρησιμοποιώντας τον τύπο v = s/t, εισαγάγετε τα αποτελέσματα των υπολογισμών στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
3. Υπολογίστε την επιτάχυνση χρησιμοποιώντας τον τύπο a = v/t, εισαγάγετε τα αποτελέσματα υπολογισμού στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
Μάζα φορτίου = 100 γραμμάρια = 0,1 kg
Βάρος φορτίου (δύναμη έλξης) = (0,1 kg)(9,8 m/s) = 0,98 N
|
Χρονικό διάστημα (δευτερόλεπτα) |
Απόσταση (cm) |
Ταχύτητα (cm/δευτερόλεπτο) |
Επιτάχυνση (cm/δευτερόλεπτο 2 ) |
|
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
Μέση τιμή |
||||
1. Μετρήστε την απόσταση μεταξύ των δύο πλησιέστερων σημείων, εισαγάγετε τα αποτελέσματα της μέτρησης στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
2. Υπολογίστε την ταχύτητα χρησιμοποιώντας τον τύπο v = s/t, εισαγάγετε τα αποτελέσματα των υπολογισμών στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
3. Υπολογίστε την επιτάχυνση χρησιμοποιώντας τον τύπο a = v/t, εισαγάγετε τα αποτελέσματα υπολογισμού στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
Μάζα φορτίου = 150 γραμμάρια = 0,15 kg
Βάρος φορτίου (δύναμη έλξης) = (0,15 kg)(9,8 m/s) = 1,47 N
|
Χρονικό διάστημα (δευτερόλεπτα) |
Απόσταση (cm) |
Ταχύτητα (cm/δευτερόλεπτο) |
Επιτάχυνση (cm/δευτερόλεπτο 2 ) |
|
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
Μέση τιμή |
||||
1. Μετρήστε την απόσταση μεταξύ των δύο πλησιέστερων σημείων, εισαγάγετε τα αποτελέσματα της μέτρησης στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
2. Υπολογίστε την ταχύτητα χρησιμοποιώντας τον τύπο v = s/t, εισαγάγετε τα αποτελέσματα των υπολογισμών στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
3. Υπολογίστε την επιτάχυνση χρησιμοποιώντας τον τύπο a = v/t, εισαγάγετε τα αποτελέσματα υπολογισμού στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
Πειραματικό βήμα 2: Σχέση μεταξύ μάζας και επιτάχυνσης
1. Τοποθετήστε τη ράγα σε μια επιφάνεια τραπεζιού. Προσθέστε ένα βάρος 50 γραμμαρίων πάνω από το δυναμικό τρένο.
2. Συνδέστε το φορτίο των 100 γραμμαρίων στο δυναμικό τρένο χρησιμοποιώντας σπείρωμα.
3. Ενεργοποιήστε το χρονόμετρο
4. Απελευθερώστε το βάρος των 100 γραμμαρίων έτσι ώστε το βάρος να πέσει ελεύθερα και να τραβήξει το δυναμικό τρένο.
5. Απενεργοποιήστε το χρονόμετρο όταν το δυναμικό φορείο φτάσει στο κάτω μέρος του κεκλιμένου επιπέδου ή όταν το φορτίο φτάσει στο δάπεδο.
6. Αφαιρέστε την ταινία από το κύκλωμα
7. Επαναλάβετε το πείραμα προσθέτοντας φορτία των 100 γραμμαρίων και 150 γραμμαρίων πάνω από το δυναμικό καρότσι.
Δεδομένα και Ανάλυση Δεδομένων 1:
Χρονικό διάστημα (t) = περίοδος (T) = 1/f = 1/50Hz = 0,02 δευτερόλεπτα
Τα 50 Hertz είναι η συχνότητα PLN.
Μάζα φορτίου = 50 γραμμάρια = 0,05 kg
|
Χρονικό διάστημα (δευτερόλεπτα) |
Απόσταση (cm) |
Ταχύτητα (cm/δευτερόλεπτο) |
Επιτάχυνση (cm/δευτερόλεπτο 2 ) |
|
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
Μέση τιμή |
||||
1. Μετρήστε την απόσταση μεταξύ των δύο πλησιέστερων σημείων, εισαγάγετε τα αποτελέσματα της μέτρησης στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
2. Υπολογίστε την ταχύτητα χρησιμοποιώντας τον τύπο v = s/t, εισαγάγετε τα αποτελέσματα των υπολογισμών στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
3. Υπολογίστε την επιτάχυνση χρησιμοποιώντας τον τύπο a = v/t, εισαγάγετε τα αποτελέσματα υπολογισμού στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
Μάζα φορτίου = 100 γραμμάρια = 0,1 kg
|
Χρονικό διάστημα (δευτερόλεπτα) |
Απόσταση (cm) |
Ταχύτητα (cm/δευτερόλεπτο) |
Επιτάχυνση (cm/δευτερόλεπτο 2 ) |
|
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
Μέση τιμή |
||||
1. Μετρήστε την απόσταση μεταξύ των δύο πλησιέστερων σημείων, εισαγάγετε τα αποτελέσματα της μέτρησης στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
2. Υπολογίστε την ταχύτητα χρησιμοποιώντας τον τύπο v = s/t, εισαγάγετε τα αποτελέσματα των υπολογισμών στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
3. Υπολογίστε την επιτάχυνση χρησιμοποιώντας τον τύπο a = v/t, εισαγάγετε τα αποτελέσματα υπολογισμού στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
Μάζα φορτίου = 150 γραμμάρια = 0,15 kg
|
Χρονικό διάστημα (δευτερόλεπτα) |
Απόσταση (cm) |
Ταχύτητα (cm/δευτερόλεπτο) |
Επιτάχυνση (cm/δευτερόλεπτο 2 ) |
|
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
0,02 |
||||
|
Μέση τιμή |
||||
1. Μετρήστε την απόσταση μεταξύ των δύο πλησιέστερων σημείων, εισαγάγετε τα αποτελέσματα της μέτρησης στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
2. Υπολογίστε την ταχύτητα χρησιμοποιώντας τον τύπο v = s/t, εισαγάγετε τα αποτελέσματα των υπολογισμών στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
3. Υπολογίστε την επιτάχυνση χρησιμοποιώντας τον τύπο a = v/t, εισαγάγετε τα αποτελέσματα υπολογισμού στον πίνακα δεδομένων και αναλύστε τα δεδομένα.
Συζήτηση:
1. Ποια είναι η σχέση μεταξύ δύναμης και επιτάχυνσης; Όσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη, τόσο μεγαλύτερη είναι η επιτάχυνση;
2. Ποια είναι η σχέση μεταξύ μάζας και επιτάχυνσης; Όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα, τόσο μεγαλύτερη είναι η επιτάχυνση;
Συμπέρασμα
Διατυπώστε το συμπέρασμά σας.
