Svingninger og bølger

Transkript

1 Fysik/kemi Viborg private Realskole Elevforsøg i 10. klasse Svingninger og bølger

2 Pendulet svinger SIDE Formål At bestemme sammenhængen mellem pendulets længde og dets svingningstid. Materialer Forsøgsstativ med muffe og klo Sytråd Målebånd Krokodillenæb Lod Stopur Lommeregner Fig. 1 Fremgangsmåde Pendulet ophænges som vist på fig 2. Alle forbindelser spændes godt. Mål pendulets længde (i meter, fx 0,25 m). Mål tiden for 10 svingninger og beregn gennemsnittet. Lav 3 målinger i alt. Lav 3 lignende forsøg med halv længde. Lav 3 forsøg med meget stor længde, evt. det dobbelte. Beregn svingningstiden ud fra formlen for et pendul. Sammenlign den målte svingningstid med den beregnede. Prøv om loddets vægt har indflydelse på svingningstiden. Prøv om små og store udsving giver samme svingningstid. Fig. 2 Tegning Lav selv et lignende forsøg, hvor I måler frekvensen, dvs. hvor mange svingninger der er pr sek. Lav forsøgsbeskrivelse og skema til resultater på bagsiden. Tegning fig. 1 illustrerer svingningstid og amplitude. Tegning fig. 2 viser, hvordan man ophænger pendulet. Tegning fig. 3 viser formlen for et penduls svingningstid. L er pendulets længe og G er tyngdeacceleration på 9,82 m/s 2 Formlen gælder kun for små udsving. Resultater Pendullængde i meter 10 svingninger målt 1 svingning målt T = Beregnet svingningstid Antal svingninger på 10 sek Antal svingninger på 1 sek Beregnet frekvens f=1/t 1 m sek sek sek 0,5 m sek sek sek 0,25 m sek sek sek m sek sek sek m sek sek sek

3 Gynge forsøg Vælg en af de tre gynger, og undersøg om amplituden, massen eller snor længden har betydning for svingningstiden. Gynge forsøg Lille Amplitude Stor Målt svingningstid (10 svingninger) Målt svingningstid (1 svingning) Masse Snorlængde 1 person 2 personer Lang kort Hvorfor skal I måle 10 svingninger? Hvad kan ændre svingningstiden? Pendulforsøg Mål svingningstiden på et pendul med snor længden: Pendulsnorens længde Tiden for 10 svingninger Tiden for en svingning 3 m 2 m 1 m Tegn dine resultater ind i Geogebra.

4 Stående bølger med en elastik SIDE Formål At frembringe tværsvingninger med en elastik så der fremkommer buger og knuder. At demonstrere sammenhængen mellem frekvens og antallet af buger i en stående bølge. At se sammenhængen mellem bølgelænge, frekvens og hastighed i en stående bølge. Materialer Frekvensgenerator Vibrator Lang elastik Forsøgsstativ Målebånd Fremgangsmåde Vælg en elastik som nemt kan udstrækkes et mindst 1 meters længde. Bind elastikken op mellem en frekvensgenerator og et forsøgsstativ. Afstanden bør være mellem 1 og 2 meter. Sæt elastikken i bevægelse med tonegeneratoren. Ved bestemte frekvenser står bølgen stille, og vi kalder det for en stående bølge. Mål bølgelængden. Eller mål længden af elastikken og divider med antallet af buge. Justér på tonegeneratoren så der opstår 2 buge, altså en bølgelængde. Prøv dig frem til 3, 4 og 5 buge. Brug bølgeformlen og beregn bølgens hastighed. Tegning 1 bølgelængde ~ Tonegenerator Resultater Vibrator Antal buge Antal bølgelængder Bølgelængde Frekvens f Hastighed v = f ½ 1

5 Bølgers egenskaber Beskriv og udfør forsøg, hvor du viser bølgers egenskaberne: Bølger kan gå gennem hinanden Bølger kan gå omkring hjørner Bølger kan interferere.

6 Svingninger Beskriv disse begreber med dine egne ord (skriv også enheder, forkortelser mm): Yderstilling Hvilestilling Amplitude Frekvens Svingningstid Dæmpet svingning Tyngdekraft Egenfrekvens Ressonans Hvad afhænger svingningstiden af? Giv et eksempel på følgende formler: T = 2*Pi*KVROD(L/G) L = (T/2*Pi)²*G T = 1/f f = 1/T Giv et eksempel på energiomsætningen i et pendul (brug følgende begreber): Kinetisk energi Ekin (bevægelsesenergi) Potentiel energi Epot (beliggenhedsenergi) Termisk energi - Eterm (varmeenergi) Giv eksempler på hvor svingninger bruges i hverdagen.

7 Bølger Beskriv (og tegn) følgende begreber: Tværbølge Længdebølge Bølgelængde Frekvens Amplitude Bug Knudepunkt Bølgers egenskaber Interferens Stående bølger Bølgers hastighed Giv et eksempel på hvor v = f*lambda bruges