Terugdrijvende kracht

Terugdrijvende kracht Onderzoeksvragen Een gewicht danst aan een stalen veer op en neer. Waarom is er steeds een terugdrijvende kracht op het gewicht? Welk verband is ertussen de uitwijking en die terugdrijvende kracht? Benodigdheden - Stalen veer - Gewichtensetje - Statief - Maatlat - Stopwatch Uitvoering De stalen veer bevestigen we aan het statief. 1) We hangen achtereenvolgens massablokjes van 5 gram, 10 gram en 15 gram aan de veer en meten de uitrekking (s) van de veer. 2) We hangen een gewicht aan de veer zodat die ongeveer 10 cm uitrekt (we kijken dus in het lab voor welke massa de veer ongeveer 10 cm uitrekt). Til vanuit de evenwichtsstand het gewicht 5 cm omhoog, laat het los en meet de trillingstijd. De evenwichtsstand is het punt waar het blokje stil hangt, in evenwicht is. En door het blokje 5 cm omhoog te tillen wordt de amplitude dus 5. We meten de trillingstijd over 10 trillingen, dat is nauwkeuriger dan bijvoorbeeld 1 trilling. We starten de stopwatch als we het blokje loslaten en steeds als het blokje terug is in het loslaatpunt is er een trilling voorbij. Hypothese Wij verwachten dat de verschillende massa’s die we aan de veer hangen wel invloed hebben op de trillingstijd, maar de uitwijking niet. De trillingstijd van een massaveersysteem is alleen afhankelijk van de massa en de veerconstante. De uitwijking heeft dan ook geen invloed op de trillingstijd. Voor de trillingstijd zal het dus niet uitmaken of we de trilling in de evenwichtsstand laten beginnen of dat we het blokje 5 cm omhoog tillen. Verder is de veerconstante voor elke massa hetzelfde, want de veerconstante is een eigenschap van de veer. De grafiek waarin we Fr tegen u in een diagram uitzetten wordt een rechte lijn. Want er is een recht evenredig verband tussen de resulterende kracht en de uitwijking. Waarnemingen 1) Massa 5 gram 10 gram 15 gram

Uitrekking van de veer in cm

2) Massa bij ongeveer 10 cm uitrekking

U = +5 cm

U = -5 cm

Verwerking 3) Bij verschillende krachten (massablokjes) krijgt de veer een andere uitrekking vanuit de onbelaste toestand. Maak hiervan een diagram en bepaal de veerconstante Cv. Algemene formule: Fv = Cv·s, dus Cv = Fv/s, dat wil zeggen de richtingscoëfficiënt van je grafiek. De veerconstante kunnen we bepalen m.b.v. de veerkracht en de uitrekking. Het blokje is in rust, dus de zwaartekracht en de veerkracht zijn aan elkaar gelijk: Reken eerst de zwaartekracht uit en deel dat getal dan door de uitrekking van de veer. Dan heb je de veerconstante. De waarden van Fv en s aangeven, als het gewicht in de hoogste (u=+5cm) en in de laagste positie (u=-5cm) is, is een kwestie van stippellijntjes van x-as verticaal naar grafiek, en daarvandaan horizontaal naar de corresponderen waarde op de y-as. 4) Ik zie inderdaad twee krachten hier: zwaartekracht en veerkracht. De zwaartekracht verandert niet, de veerkracht op elk punt van uitrekking tijdens de beweging kun je aflezen uit de eerdere grafiek. Je weet overigens dat in de evenwichtsstand die nettokracht 0 is. 5) Dat wordt dus een sinus. 6) Meet de trillingstijd, en vul ook de formule voor het massa-veersysteem in met de eerder bepaalde veerconstante en massa. Als het goed is, is er een afwijking, omdat we ongetwijfeld geen massaloze veer hebben gebruikt. Die zou je goeddeels moeten kunnen wegrekenen door bij de massa in je formule 1/3 van de eigen massa van je veer op te tellen.