Menu

Practicum 2 Trillingen: Massa veersysteem

Practicum 2 Trillingen: Massa veersysteem

Practicum 2 Trillingen: Massa veersysteem

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 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

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.

Voor developers

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.