Practicum 2 Trillingen: Massa veersysteem

Download docentenhandleiding van dit practicum als pdf

Omschrijving

In dit practicum wordt met behulp van een afstandssensor en een krachtsensor de beweging van een massa-veersysteem in de tijd onderzocht. Dit practicum kan als individueel practicum worden uitgevoerd maar ook als demo-practicum waarbij de metingen later gedeeld worden met de leerlingen. De data uit dit practicum zijn ook nodig voor practicum 3. Noteer de volgende gegevens: veerconstante en de massa aan de veer. Vooraf aan dit practicum kan W1 gedaan worden, maar dit kan ook als herhaling achteraf.

Leerdoelen

u(t)-, v(t)- en a(t)- diagrammen van een massaveersysteem
F(t)-diagram (indien mogelijk)
Fase of tegenfase van de verschillende diagrammen
\(F\propto-a\)
Meten van plaats met behulp van sensoren
Voorspellen en verklaren van de diagrammen en hun onderlinge relaties

Voorkennis

Verband tussen x,t-diagram, v,t-diagram en a,t-diagram (algemeen)
\(F_{res}=m·a\)
In evenwichtstand \(F_z=F_v\)

Benodigdheden

Afstandssensor (ranger)
Krachtsensor
IP-Coach of ander meetprogramma (b.v van de grafische rekenmachine)
Veer met een gewichtjes (bij demo : toch ieder groepje een opstelling zonder sensoren)
Statief

Klassikale introductie van het practicum

Demonstreer hoe leerlingen de apparatuur en de opstelling moeten bouwen
Geef richtlijnen voor de totale meettijd en de sample frequentie
Wijs leerlingen erop dat ze een kleine amplitude moeten gebruiken (demonstreer)
Herhaal nog de relaties tussen (u,t), (v,t) en (a,t) diagrammen uit eerdere hoofdstukken
Optioneel: Doe nog een (loop)proefje met de afstandssensor ter ondersteuning van de verschillende diagrammen

Uitvoering

Hang de veer met de massa aan de krachtsensor
Stel de krachtsensor en de afstandssensor in op nul als de massa stil hangt
Stel het meetprogramma (bijvoorbeeld IpCoach) zo in dat je onder elkaar de volgende grafieken krijgt als functie van de tijd:
- Plaats tegen tijd
- Snelheid tegen tijd
- Versnelling* tegen tijd
- Kracht* tegen tijd

*Versnelling en kracht mogen ook in 1 diagram

Geef de massa een kleine uitwijking (ongeveer een centimeter) en start de metingen.
Stel de meettijd zo in dat je ongeveer 2 tot 3 hele trillingen meet met genoeg meetpunten
Als het experiment niet als demo gedaan wordt, geef dan elke groep een andere combinatie van veerconstante en massa

Organisatie

Tijdsplanning:

Introductie (+ uitleg meten) 5 (+5) minuten
Start experiment 5 minuten
Experiment 15 minuten
Uitwerken metingen 10 minuten
Kringgesprek 10 minuten
Logboek 5 minuten

Organisatie

Dit experiment kan als demo-experiment gedaan worden of door alle groepen
Als leerlingen geen ervaring hebben met het meten met een meetprogramma (bv IpCoach) kan het nodig zijn om hier eerst aandacht aan te besteden
Je kunt ook de metingen van het demo-experiment delen met de leerlingen zodat ze zelfstandig de analyse kunnen doen
Laat de groepjes op het whiteboard alle diagrammen onder elkaar (versnelling en kracht in één diagram) tekenen (minimaal 2 trillingen, nauwkeurigheid is belangrijk)
Laat de leerlingen onder de diagrammen een overzicht maken van de krachten op het blokje op positie A t/m G (zie figuur hiernaast)
Voor snelle groepjes: a,u diagram, F,a diagram en F,u diagram. Wat betekenen de richtingscoëfficiënten
Laat leerlingen de metingen bewaren

Inhoud kringgesprek

Laat de leerlingen elkaars borden bekijken
Laat leerlingen werkblad 1 erbij halen (dit was hun verwachting) en vergelijken met de metingen
Laat leerlingen de overeenkomst tussen het a(t) en F(t) diagram ontdekken
Laat leerlingen de overeenkomst tussen het a(t) en het u(t) diagram ontdekken
Tijdens het trillen van het blokje overheerst afwisselend de zwaartekracht en de veerkracht
Bespreek de richting van zwaartekracht, veerkracht en nettokracht
Haal de opstelling er nog eens bij en laat leerlingen aangeven welke positie in de beweging overeenkomt met hun diagram
Laat leerlingen een relatie leggen tussen v = 0 en de uiterste standen
Welke grafieken zijn er in fase, uit fase en verschoven in fase?

Optioneel

Laat leerlingen de relatie leggen tussen helling/oppervlakte van de verschillende grafieken

Inhoud logboek

Begrip fase
a(t) en F(t) in fase
a(t) en u(t) uit fase (fase verschil van een halve trillingstijd), tegengesteld
v(t) diagram een kwart trillingstijd verschoven
Kracht is recht evenredig met de uitwijking maar met een tegengesteld teken.
Krachten in de evenwichtstand, de uiterste standen en er tussen in (tekening)

Voorbeeld resultaten

Helling a,u-diagram =

Helling F,a-diagram =

Helling F,u-diagram =

Optioneel kun je de leerlingen vragen waarom de punten in het onderste diagram rond het midden verder uit elkaar liggen.

Colofon

Het arrangement Practicum 2 Trillingen: Massa veersysteem is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

Auteur: Modeldidactiek
Laatst gewijzigd: 2024-12-17 12:37:07
Licentie: Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om:

het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat

het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken

voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

Meer informatie over de CC Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie.

Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

Toelichting: In dit practicum wordt met behulp van een afstandssensor en een krachtsensor de beweging van een massa-veersysteem in de tijd onderzocht. Dit practicum kan als individueel practicum worden uitgevoerd maar ook als demo-practicum waarbij de metingen later gedeeld worden met de leerlingen. De data uit dit practicum zijn ook nodig voor practicum 3. Noteer de volgende gegevens: veerconstante en de massa aan de veer. Vooraf aan dit practicum kan W1 gedaan worden, maar dit kan ook als herhaling achteraf.
Eindgebruiker: leerling/student
Moeilijkheidsgraad: gemiddeld
Studiebelasting: 4 uur en 0 minuten
Trefwoorden: iol, modeldidactiek, nvon, trillingen

Gebruikte Wikiwijs Arrangementen

Modeldidactiek. (z.d.).

Practicum 5 Trillingen: Bouw je eigen klok

https://maken.wikiwijs.nl/207487/Practicum_5_Trillingen__Bouw_je_eigen_klok

Downloaden

Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

Metadata

Metadata overzicht (Excel)

LTI

Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

Arrangement

IMSCC package

Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

IMSCC package

Meer informatie voor ontwikkelaars

Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.