Practicum 3 Trillingen: Energiehuishouding massa-veersysteem

Download docentenhandleiding van dit practicum als pdf

Omschrijving

Dit onderzoek bouwt verder op de meetgegevens van practicum 2. Leerlingen onderzoeken hier de energiehuishouding van het massa-veersysteem. Naast de metingen van practicum 2 heb je ook de massa en de veerconstante nodig van practicum 2. In dit practicum kun je de invloed van de zwaarte-energie meenemen of niet. Aan het eind van deze practicumbeschrijving wordt uitgelegd waarom je de invloed van de zwaarte-energie niet hoeft mee te nemen. Het is ook mogelijk om dit experiment uit te voeren op een luchtkussenbaan. Dan is er geen discussie over de zwaarte-energie.

Leerdoelen

Voorkennis

Benodigdheden

Klassikale introductie van het practicum

Uitvoering

Tijdplanning:

Organisatie

Organisatie

Inhoud kringgesprek

Inhoud logboek

 

Voorbeeld resultaten

Waarom kun je zwaarte-energie buitenbeschouwing laten?

In het figuur hiernaast zie je een massa aan een veer. Als er geen massa aanhangt dan komt de veer tot A. Met de massa er aan komt de veer in rust tot C. Hij rekt dan h uit. De veer oscilleert tussen B en D.

We nemen het nulpunt van de zwaarte-energie in de evenwichtstand C. Naar boven toe is positief en geeft een positieve zwaarte-energie. Naar beneden (dus tussen C en D) is de zwaarte-energie negatief. We meten de uitwijking vanaf punt C en noemen deze y. Als de massa in b.v. B is, dan is de uitrekking van de veer gelijk aan .

In positie C geldt dat zwaartekracht gelijk is aan de veerkracht:

                                                                                                                                         [1]

                                       

De totale energie van het massa-veersysteem wordt gegeven door:

                       

En de laatste term valt weg door vergelijking 1.

Dit geeft:

De laatste term is een constante en die verandert niet tijdens het trillen en kunnen we voor de energietransitie buitenbeschouwing laten.

Dit geeft (met y vervangen door u de uitwijking):