162 - Πείραμα ορμής - 1

162 - Πείραμα Ορμής - 1

Γουρζής Στάθης – Φυσικός ΥΣΕΦΕ 2013 - 2014 Εργαστήρια Φυσικών Επιστημών Νυδριού Λευκάδος

Σε αυτό το πείραμα θα δημιουργήσουμε και θα μετρήσουμε το μέγεθος της ορμής ενός σώματος …

Θα χρησιμοποιήσουμε ένα αμαξίδιο, με το ελατήριό του …

… σφιγκτήρες και το ξύλινο « φρένο » για τις κρούσεις …

… μια μεταλλική βάση στήριξης ...

… μετροταινία ...

… τη ζυγαριά ακριβείας του εργαστηρίου ...

… μια παλιά μεταλλική βάση στήριξης, για να στερεώσουμε τον αισθητήρα της δύναμης του Multilog ...

… και άλλη μια μεταλλική βάση στήριξης, με μια μικρή μεταλλική ράβδο, ένα σύνδεσμο και ένα σφιγκτήρα, για να στερεώσουμε τον αισθητήρα της απόστασης του Multilog.

Βέβαια, θα χρησιμοποιήσουμε και το Multilog, με τα ειδικά καλώδια σύνθεσης των αισθητήρων ...

… και τον Η/Υ του εργαστηρίου.

Ξεκινάμε στερεώνοντας το ξύλινο εμπόδιο, στην μια άκρη του τραπεζιού …

… και τοποθετούμε το αμαξίδιο, πάνω στο τραπέζι σε θέση, μπροστά από την μεταλλική βάση στήριξης, η οποία θα χρησιμεύσει σαν κόντρα για το ελατήριο του αμαξιδίου.

Τοποθετούμε το αμαξίδιο με την μεταλλική βάση στη μέση του τραπεζιού …

… και συναρμολογούμε την άλλη μεταλλική βάση …

… τοποθετώντας τη στο τραπέζι …

… και στερεώνοντάς τη καλά με το σφιγκτήρα.

Ανοίγουμε το Multilog …

… και συνδέουμε τον αισθητήρα της απόστασης με το ειδικό καλώδιο σύνδεσης …

… από την μια του άκρη ...

… ενώ την άλλη άκρη του καλωδίου, τη συνδέουμε στο Multilog ...

… στην 1η ελεύθερη θύρα του.

Τοποθετούμε τον αισθητήρα της απόστασης στην μεταλλική βάση στήριξης …

… και σε τέτοια θέση ώστε να «βλέπει» το αμαξίδιο.

Συνδέουμε τον αισθητήρα της δύναμης με το ειδικό καλώδιο σύνδεσης, από την μια άκρη ...

… ενώ την άλλη άκρη του καλωδίου, τη συνδέουμε στο Multilog ...

… στην 2η ελεύθερη θύρα του.

Τοποθετούμε τον αισθητήρα της δύναμης …

… στη ειδική μεταλλική βάση στήριξης …

… έτσι ώστε να βρίσκεται στο ίδιο ύψος με το ελατήριο του αμαξιδίου.

Ανοίγουμε την ζυγαριά …

.. και ζυγίζουμε το αμαξίδιο.

Ξεκινάμε το πρόγραμμα DB – Lab ...

… που επικοινωνεί με το Multilog και το Computer.

Πάμε στο μενού « Καταγραφέας », στην επιλογή « Πίνακας Ελέγχου » …

… και κάνουμε ρυθμίσεις δειγματοληψίας και συνολικής χρονικής διάρκειας του πειράματος.

Τοποθετούμε την διάταξη του αμαξιδίου, σε απόσταση περίπου 40 εκατοστών, από τον αισθητήρα της απόστασης ...

… και αφήνουμε το αμαξιδίο, να κινηθεί με την δύναμη του ελατηρίου.

Στη γραφική παράσταση της απόστασης, με το κόκκινο χρώμα, παρατηρούμε ότι η κίνηση του αμαξιδίου, μοιάζει πολύ με ευθύγραμμη ομαλή κίνηση.

Έτσι , η αρχική ιδέα για τον υπολογισμό της δύναμης, μέσα από την μεταβολή της ορμής εγκαταλείπεται, αφού δεν έχουμε, ουσιαστικά, επιτάχυνση.

Με βάση τις μετρήσεις του αισθητήρα της απόστασης, μπορούμε να υπολογίσουμε, την μέση ταχύτητα, από την διανυθείσα απόσταση dY και τον απαιτηθέντα χρόνο dt.

v = dY / dt

Γνωρίζοντας την μάζα του αμαξιδίου, μπορούμε να υπολογίσουμε την ορμή, από το γινόμενό της με την μέση ταχύτητα.

ρ=m.v

Αν μετρήσουμε την δύναμη, με τον αισθητήρα του Multilog ...

… παρατηρούμε μεγάλη απόκλιση από την υπολογιζόμενη τιμή, για την δύναμη και στην έναρξη της κίνησης ...

… αλλά και την τιμή της δύναμης στο τέλος της κίνησης ...

… κυρίως λόγω της μεγάλης, σχετικά, τιμής της δύναμης της τριβής.

Τέλος πειράματος .