karretje aan een tikkerstrook

lieke stelde deze vraag op 12 mei 2010 om 20:46.

Hallo allemaal,

Wij moeten een natuurkunde project doen met Newton's tweede wet van versnelling. We moeten bewijzen dat de resulterende kracht gelijk is aan de massa keer de versnelling. We deden een experiment met een treintje op een rails en gewichten erin. Ik doe tweetalig onderwijs en dus heb ik natuurkunde in het engels, dus leren wij ook engelse afkortingen.

De formules die wij hebben gekregen zijn:

Fres (N) = m (kg)  x a (m/s2)                                                      Fres = resulterende kracht       m = massa    a = versnelling

Versnellings formule:                                                                       a (m/s2) = delta v (m/s) : delta t  (s)                                            a = versnelling               v = snelheid        t = tijd

Tijdens het experiment was te zien dat de kracht die we gebruikten 0,4 N was. Het treintje woog 161 gr. Wij hebben een zogenaamd 'ticker tape' gemaakt met daarop de stippen. In totaal staan er 218 stippen op het strookje papier. De 'ticker' timer kan 50 stippen maken per seconde.

Nu kom ik er alleen niet uit met de calculatie. ik heb het volgende gedaan:

Ticker tape 1 : 218 dots

217 spaties ertussen

 217 x 0,02 = 4,34 = delta T  (0,02 omdat het 50 stippen per sec)

Delta V = Vf - Vi  (V final - V initial)

 Vf = 3,5 mm : 0,02 = 175 mm/s = 0,175 m/s

 Vi = 0,2 mm : 0,02 = 10 mm/s = 0,01 m/s

 Delta V = 0,175 - 0,01 = 0,165 m/s

 A = Delta V : delta T

 A = 0,049 m/s2

Dus ik kwam uit op een versnelling van 0,049 m/s2.

Fres = m x a

F res = 0,161 x 0,049

F res = 0,007889 N

Dus in mijn calculatie is F res 0,007889 N terwijl het in mijn experiment 0,4 N was.

 

Mijn vraag is nu: wat heb ik fout gedaan?

Alvast bedankt, en als jullie nog meer informatie nodig hebben hoor ik het wel.

 

Vr gr 

 

Reacties

Jan op 12 mei 2010 om 22:34

Dag Lieke,

 Zó "Engels" zijn je afkortingen niet hoor, het zijn grotendeels perfect begrijpelijke want internationaal afgesproken SI-afkortingen.

Theoretisch zou je karretje van 161 g met een vallend gewichtje van 0,4 N een versnelling moeten krijgen van om en nabij de 2 m/s² (als je karretje werd aangedreven, zoals ik vermoed,  door een vallend gewichtje aan een touwtje over een katrol).

We zullen dus overal kritisch moeten kjiken, want hier vind je een factor 40 (!!!) minder . Oepsie....

Voor de bepaling vande snelheid op een bepaald punt "i" leer ik mijn leerlingenrondom een stip "i" de afstand tussen de stip vóór stip "i" en de stip erna de afstand te meten, en die door twee te delen, en dat weer door de stippentijd (in jouw geval 0,02 s) te delen

 Maar hoe meet jij in vredesnaam op een tikkerstrook een stipafstand van 0,2 mm? Dat lukt mij niet. Niet dat een fout hierin zó'n grote invloed op je Δv heeft hoor. Oh ja, volgens je gegevens heb je een gemiddelde snelheid van ongeveer 80 mm/s, en duurt de "rit" ruim 4 s, afstand dus ruwweg 35 cm....

218 tikken op een strookje van zo'n 35 cm? Huh?? Dan is het eerste stuk toch wel een onleesbare streep?

 F res = 0,161 x 0,049

 Ik neem aan dat je de kracht (0,4 N) van een vallend massablokje gebruikte? Zo ja, dan moet je die massa bij die 0,161 kg optellen, want dat blokje moet zichtzelf (bij wijze van spreken) ook versnellen.

 dat brengt je F res op  0,202 x 0,049 = 0,01 N

Dat is nog steeds 40 keer minder dan zou moeten.

Een factor 4 kan ik ook nog voor je verzinnen: Onze TOA's hadden laatst nieuwe tijdtikkers gekocht, en iedereen was er blindelings van uit gegaan dat die net als de oude een frequentie van 50 Hz hadden (tstip = 0,02 s) . Maar een practicumtoets rond de vrije val gaf heel vreemde resultaten. Waar we anders een valversnelling vonden van rond de 9 m/s² (niet slecht voor een schoolproefje) vonden we nu véél te weinig, ineens maar iets meer dan 2 m/s²........

gnehgneh. Wat nu als deze tijdtikker een frequentie van 100 Hz heeft? Dan wordt de gemeten snelheid 2 x zo groot, en de gemeten tijd 2 x zo klein. En dus de berekende versnelling 4 x zo groot..... Hoppa, netjes zaten we weer bij de 9 m/s² in de buurt.

Dit zou jouw Fres van 0,01 naar 0,04 N kunnen brengen. Nog steeds een factor 10 mis.....

En die factor 10 kan ik niet vinden in je berekeningen, of het moet in die volgens mij toch echt wel vreemde strook zitten, 218 stippen op 35 cm. Behalve echt foute metingen van jouw kant kan ik nog maar drie ellendigheidjes verzinnen: je rail liep schuin omhoog, en/of de asjes van je treintje waren een beetje verroest (rolweerstand van 0,36 N heb je zó met een beetje pech), en/of je katrolletje liep zeer moeizaam, en/of je tikker gaf een forse weerstand via je tikkerstrook.   

Ik hoop dat je stof tot nadenken hebt?

Groet, Jan

 

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft negen appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)