Doel van de proef
Het toepassen van de energiewetten, de snelheid van het balletje berekenen en het bepalen van de wrijvingskracht tussen de kogel en de baan.
Inleiding
Je hebt je vast wel eens afgevraagd hoe snel een balletje of kogeltje nou door bijv. een glijbaan gaat, hoe snel het kogeltje zal versnellen en hoe ver hij zal komen, bij deze proef laten we een balletje door een baan rollen en gaan we kijken hoe ver het balletje komt en hoe snel het balletje gaat.
Meetplan
Benodigdheden
- Een kogelbaan, met een horizontaal einde.
- Een kogeltje
- Een zandbak waar de kogel in landt
- Een rolmaat en meetlat
Kogelbaan
Benodigde formules
½mv2 + mghB
mghA = ½mv2 + mghB
y = ½gt2
x = vB*t
Uitvoering
We laten een kogeltje zonder beginsnelheid door een buis rollen. Het kogeltje mag geen duwtje krijgen, anders zullen de resultaten niet kloppen. Het kogeltje zal versnellen en weer aan de andere kant van de buis er uit rollen en nog een stuk doorvliegen en dan in de zandbak landen. We moeten het volgende meten:
De Hoogte aan het begin van de baan bij punt A tot de hoogte van het zand in de zandbak.
De Hoogte aan het eind van de baan bij punt B tot de hoogte van het zand in de zandbak.
De horizontale afstand van B tot de plek waar het kogeltje in het zand terechtkomt (punt C).
De lengte van de buis (lengte L)
Meetresultaten
De massa van het kogeltje is 4,5 gram. De hoogte van het zand in de zandbak is 5 cm, de hoogte in punt A is 104 cm en dus is het hoogteverschil van punt A met het zand 99 cm, de hoogte in punt B is 55 cm en dus is het hoogteverschil van punt B met het zand 50 cm.
De horizontale afstand van punt B tot waar het balletje neerkwam (punt C) was in
Meting Meetwaarde
Massa kogeltje 0.0045 (kg)
Lengte kogelbaan 0.87 (m)
Hoogte A tot het zand 0.99 (m)
Hoogte B tot het zand 0.50 (m)
Gem. afstand B tot C 0.75 (m)
de 1e meting 0.75 M
de 2e meting 0.77 M
de 3e meting 0.74 M
de 4e meting 0.73 M
de 5e meting 0.75 M
De gemiddelde afstand is dus 0.75 M
Uitwerking van de resultaten
De snelheid van het kogeltje in B met de wet van behoud van energie:
Aangenomen wordt dat de wrijvingskracht is te verwaarlozen.
mghA = ½mv2 + mghB
ghA = ½v2 + ghB ((m) kan worden weggedeeld)
9.81*0.99 = ½v2 + 9.81*0.50
9.7119 = ½v² + 4.905
½v² = 4.8069
v2 = 2.4035
v = (2.4035) (m/s) = 1.55 (m/s)
De tijd dat het kogeltje in de lucht is
Y = ½gt²
0.50 = ½gt2
0.50 = 0.5*9.8*t2
0.50 = 4.9*t²
t = (0.5/4.9) 0.32 (s)
De horizontale afstand van B tot C
x = vB*t
x = 1.55 (m/s) * 0.32 (s)
x = 0.50 (m)
Er was wel wrijving in de buis, maar die was zo klein dat die wel te verwaarlozen is.
Werkelijke snelheid in B
x = vB * t
vB = x / t
vB = 0.75 / 0.32
vB = 2.34 (m/s)
Arbeid van de wrijving in de buis
mghA = ½mv2 + mghB + FW*s
0.0045*9.81*0.99 = 0.5*0.0045*2.342 + 0.0045*9.81*0.50 + Ww
0.04370355 = 0.0343926 + Ww
WW = 0.00931095 J = 9.3 mJ
Wrijvingskracht
W = F * s
F = W / s
F = 0.0093 / 0,87
F = 0,0107 N
Energieomzettingen
Zwaarte-energie Kinetische energie
Zwaarte-energie Warmte-energie
Conclusie
Het is wel te doen om de wrijvingskracht uit te rekenen tussen de kogel en de baan, dus als een kleuter wil weten wat de wrijvingskracht is tussen zijn bal en de glijbaan kan hij dat met deze berekeningen uitrekenen.
spam
