Kiihdytetään ilmatyynyradan vaunua narulla ja vetopunnuksella. Punnuksen paino kiihdyttää vaunu+punnus -systeemin liikettä. Punnuksen paino, eli gravitaatiovuorovaikutuksen voima, on vakio. Tutkitaan, onko myös systeemin liikemäärän muuttumisnopeus vakio.
Kuva 1: Mittausjärjestely. a) ilmatyynyrata, b) liukuvaunu, c) vetopunnus, d) etäisyysanturi.
Vaunun liikettä rekisteröidään ultraääneen perustuvalla etäisyysanturilla ja mittausohjelmalla.
Lataa mittauspohja voima.cmbl.
Käynnistä ilmatyynyradan puhallin. Laita vaunu radalle. Säädä tarvittaessa radan jalkoja niin, että rata on vaakasuorassa (vaunu pysyy paikallaan).
Punnitse vaunu, merkitse sen massa taulukkoon 1. kohtaa mv1. Laita vetolanka ja punnus paikalleen, laita koukkuun lisäpunnuksia niin että vetopunnuksen kokonaismassa on 10 g. Merkitse vaunu+punnus systeemin kokonaismassa taulukkoon kohtaan mt1.
Pidä vaunua paikallaan noin 50 cm päässä anturista. Käynnistä mittaus, kun kuvaaja näkyy ruudulla, päästä vaunu irti. Nopeuden kuvaajan pitäisi olla siisti nouseva suora. Jos näin ei ole, säädä etäisyysanturia (kts. erillinen ohje, tai pyydä ohjaajalta apua) ja toista ajo, kunnes saat siistin kuvaajan.
Laita ajoa vastaava data varastoon: Experiment > Store Latest Run. Datasarja (Dat Set) tallettuu ohjelman muistiin nimellä Run1, ja nopeuden kuvaaja jää näkyviin.
Lisää vaunuun yhteensä 100 g punnuksia, tasan vaunun molemmille puolille. Merkitse vaunun massa (mv2) ja systeemin kokonaismassa (mt2) taulukkoon. Tee uusi ajo ja mittaus. Millainen nopeuden kuvaaja on verrattuna kevyemmällä vaunulla saatuun?
Laita tämäkin data varastoon, jonne se tallettuu nimellä Run2.
Lisää vaunuun vielä toiset 100 g punnuksia. merkitse massat mv3 ja mt3, tee mittaus ja varastoi data (Run3).
Nyt sinulla on tallessa kolme datasarjaa Run1, Run2 ja Run3 vastaten systeemin eri massoja.
|
Run1: |
Run2: |
Run3: |
|
mv1 = |
mv2 = |
mv3 = |
|
mt1 = |
mt2 = |
mt3 = |
Taulukko 1: vaunun ja vaunu+punnus -systeemin massat
Lasketaan mitatuista nopeusdatoista liikemäärät ja piirretään liikemäärien kuvaajat. Tehdään se mittausohjelman omilla välineillä.
Valitse mittausohjelmassa Data > New Calculated Column. Täytä dialogi kuvan 2 mukaisesti. Ota ruksi pois kohdasta Add to All Similar Data Sets. Kohtaan Equation: tulee lauseke josta liikemäärä lasketaan, eli systeemin kokonaismassan mt1 lukuarvo, ja nopeussarake datasarjasta Run1. Sen voi hakea napin Variables (Columns) > takaa.
Toista liikemäärien laskenta datasarjoille Run2 ja Run3, anna niiden liikemääräsarakkeille vastaavasti nimet p2 ja p3.
Kuva 2: Liikemäärän laskenta.
Seuraavaksi piirretään liikemääriä esittävä kuvaaja.
Valitse Insert > Graph. Avautuu uusi kuvaaja, joka muokataan esittämään liikemäärät. Napsauta kuvaajan pystyakselin otsikkoa ja valitse avautuvasta listasta More... Dialogin listasta Y-Axis Columns: valitse kunkin datasarjan kohdalta vastaava liikemäärän sarake, siis datasarjasta Run1 sarake p1, jne. Ota ruksi pois sellaisten sarakkeiden kohdalta, joita et halua kuvaajan esittävän.
Mitä havaitset liikemäärän kuvaajien kulmakertoimista?
Mikä kokeessa säilyi vakiona, vaikka kiihtyvän systeemin massaa kasvatettiin?
Vastaavalla tavalla tehdään koesarja, jossa systeemin massa pidetään vakiona ja vetopunnuksen massaa muutetaan.