EXPERIMENTELL FYSIK MEKANIK

FFY501-Intro-14

Syftet med dessa projekt är inte att ni skall verifiera Newtons lagar utan att undersökahur väl ni i ert laboratorium kan realisera de idealiserade förhållanden, som dessa lagar förutsätter. Med andra ord kan vi åstadkomma en matematisk pendel, hur stor är effekten av olika friktioner, kan vi skapa en helt elastisk stöt, osv.

Kreativitet

Mekaniken är nog det område där det är lättast att testa egna idéer, bl.a. därför att vi har tillgång till en bra verkstad där vi snabbt kan tillverka utrustning efter era ritningar. MacReflex är också oerhört kraftfullt-använd den till något roligt. Låt därför fantasin flöda i Extrauppgiften.

M KO T F

svar

ighe

tsgr

ad

UPPGIFTER

Uppgift 1. Mekaniska svängningar

GRUNDUPPGIFTBestäm luftmotståndets inverkan på en pendel och en enkel harmonisk oscillator.EXTRAUPPGIFTStudera andra aspekter av dämpade och kopplade mekaniska svängningar.

Uppgift 2. Gravitation

GRUNDUPPGIFTBestäm jordacceleration på Trapphuset plan 3 med tre siffrors noggranhet.EXTRAUPPGIFTStudera andra aspekter av gravitation.Studera overgången från periodisk till kaotisk rörelse

Uppgift 3. Energi och implulsöverföring

GRUNDUPPGIFTStudera hur väl ni kan realisera elastiska stötar i en och två dimensioner och vad avikelserna berör på.EXTRAUPPGIFTStudera andra aspekter av energi-, impuls- och rörelsemängdsmoment-överföring

F=ma

1) Kausalitet2) Recept. a(t), v(t), r(t)

MCREFLEX SYSTEM- 2D- r(t), v(t)

Kamera Video Mac

Monitor

IR fotoner

r(t), v(t), a(t)

t≈1/60sx≈0.1mm

Reflektiv markör

VERKTYG

FFY501--Intro-17

Uppgift 2: Bestäm ”g” med 3 siffrors någranhet

Varför plågar man teknologer med detta!

Dagis barn känner att: g=978.0327(1+5.2729041x10-3 sin +2.32718x10-5 sin4 )cm/s2

=”latitude”Avvikelser: lokal mass fördelning

SYFTET

framsteg experiment

nyskapande

någranhet

Utförandet (peanuts):

L

m

Θ..+

gL

sinΘ =0

Θ <<1; g=4πL2

T02

Δg= (∂g∂L

)2(ΔL)2 +(∂g∂T0

)2(ΔT0)2

g=g ±Δg

Minimera g (dvs L och T)!!!!

BOOOOAAAA!!!!!!

FFY501-02/03-Intro-18

Uppgift 2: Bestäm ”g” med 3 siffrors någgranhet

Analysen är baserad på (ideal fall) :

Verkligheten: T=T0+T

g=4πL2

T02

ideal period Verkligheten?????

1) <<1?

2) Mass fördelning?

3) Pendeln svänger i luften?3a) Arhimedes3b) Friktionen (Reynolds tal R=?; laminar eller turbulent?)3c) Extra mass?

4) Upphangningsstelhet?

+ mycket mer!!!

ΔTT0

=2n!

22n(n!)21

n∑ sin2n(

Θmax

2)

T =2π(I

mgh)2

Upp

skat

ta o

m

g/g<

10-3

FFY501--Intro-19

F=ma

”Fritt fall” -1D rörelse

MCREFLEX SYSTEM- 1D- r(t), v(t)

Kamera Video Mac

Monitor

IR fotoner

v(t)

Sfär; radius R

r(t), v(t), a(t)

g

Men ”Fritt fall i medium” (Landau Lifshic-Fluid Mechanics)

md2xdt2

=−mg+2πρR3 13

dvdt

+3υvR2 +

3R

υπ

dvdτ

dτt−τ−∞

t

∫⎧ ⎨ ⎩

⎫ ⎬ ⎭

Uppgift 2: Ett alternativ

Ajaaaajajajaaaa!!!!- livet är komplex

FFY501-Intro-20

IR fotoner

Uppgift 1. GRUNDUPPGIFTBestäm luftmotståndets inverkan på en pendel och en enkel harmonisk oscillator.

EXTRAUPPGIFTStudera andra aspekter av dämpade och kopplade mekaniska svängningar.

220V

Kamera Video Mac

MonitorT 0-1000C) Från till via ”Stokes

FFY501-02/03-Intro-21

Från till via ”Stokes

(T)= konst e-E/kT

Uppgift 1. GRUNDUPPGIFTBestäm luftmotståndets inverkan på en pendel och en enkel harmonisk oscillator.

Motiveringen

Vardagsliv

a)u

Vätska eller gas

Golfboll, flygplan, skepp,…

b) ufluid

€

Fdrag = g(ρ,ν ,u,d)

Fdrag / Area

ρu2 = f (Re) = f = friktion coefficient

Fdrag = f (Re)ρu2 ⋅area

Vad bestämmer storleken på motståndskraften dvs f?a) Formen+Reb)Ytstruktur

Vad bestämmer storleken på motståndskraften dvs f?a) Formen+Reb) Ytstruktur

QuickTime™ and aTIFF (Uncompressed) decompressorare needed to see this picture.

QuickTime™ and aTIFF (Uncompressed) decompressorare needed to see this picture.

QuickTime™ and aTIFF (Uncompressed) decompressorare needed to see this picture.

QuickTime™ and aTIFF (Uncompressed) decompressorare needed to see this picture.

Flowθ

EXTRAUPPGIFTStudera andra aspekter av dämpade och kopplade mekaniska svängningar.

Mjuka ytor med hår?

FFY501-02/03-Intro-22

Uppgift 3. Energi och implulsöverföring

GRUNDUPPGIFTStudera hur väl ni kan realisera elastiska stötar i en och två dimensioner och vad avikelserna berör på.EXTRAUPPGIFTStudera andra aspekter av energi-, impuls- och rörelsemängdsmoment-överföring

Inspirationen?

NO

v, Ek

v, Ek, Ev

? Vad är mekanismen för

vib excitering

FFY501-02/03-Intro-23

v, Ek, Ev

NO

v, Ek ?

Är han galen???Man disponerar med ett luft bord och Al puckar+ Mc Reflex?????

2MKR experiment+2-3manår!

Atom -molekyl och molekul-yta stötar

M

M

K

M2

K

v

v

Kan man vib excitera M2?????Svaret: Det berör på v?

FFY501-02/03-Intro-24

v

Hur stor är tidskala för stötet?

Rutherford Experiment!