Labbrapport – Fallhastigheten Av Papperskoner Beroende På Deras Storlek & Massa
Updated: Apr 2, 2021
Inledning
Syftet med denna labbrapport är att undersöka hur luftmotståndet påverkar hastigheten på pappers koner med varierande storlekar och massa. Koners falltid kommer beräknas genom att släppa de från en konstant höjd och sedan beräkna deras medelhastighet. Slutligen kommer medelhastighetens beroende på massa och storlek av konerna analyseras.
Utrustning
Utförande
(1) Koner i tre olika storlekar klipptes ut med sax från utskriftspappret. Till slut fanns det fyra koner av varje tre storlekar.
(2) Varje utklipp tejpades ner vid sidan, så att de formade en rund kon.
(3) Papper konernas massa var redan känd, men radien mättes med en linjal.
(4) Distansen från en utvald höjd mättes med ett måttband.
(5) Person A släppte konen med spetsen nedåt och person B samtidigt startade stoppuren på mobilen och stoppade när konen träffade marken. Primärdata skrevs ned på datorn.
(6) Varje kon i storlekar stor, mellan och liten släpptes ned fem gånger i olike antal, så att ett medelvärde skulle kunna uträknas med ett mer ackurat resultat.
(7) Medelvärden på alla fem försök av varje antal koners falltid beräknades med ekvationen; medelvärde = (falltid1 + falltid2 + falltid3 + falltid4 + falltid5)/5
(8) Medelhastigheten beräknades med ekvationen; s = d/t
Primärdata
Beräkningar
Felkällor
Resultat/slutsats
Tabell 2-4 visar falltiden på koner i tre olika storlekar och fyra olika antal. Ökningen av massan på koner (antal koner), verkar falltiden minska. Detta betyder att ökningen av massan, ökar alltså på tyngdkraften. Med tanke på kraftjämvikt betyder detta även att luftmotståndet ökas också. Enligt ekvationen rörelsemängd/momentum, . Massa, m ∝ hastighet, v. Alltså ökningen på massa ökar rörelsemängden, vilket betyder att det är svårare att ändra konens rörelsetillstånd. När hastigheten ökas, så ökar ängden energin konen har och energin är det vi kallar för tröghetsmassa.
Figur 1, visar tydligt hur ökningen av antal koner, alltså massa, ökar medelhastigheten. Ett exempel är en stor kon med medelhastighet 1.41 ms-1 i jämförelse med fyra stora kon med medelhastigheten 2.39 ms-1. Alltså ökade medelhastigheten nästan dubbelt så mycket med ökningen av fyra koner. Alltså betyder det att luftmotstånden beror på kvadraten av medelhastigheten på fallet. Fluftmotstånden = konstant * v2.
Referenser
(1) https://www.athenology.com/post/2018/10/18/investigation-of-the-rebounce-height-of-the-tennis-ball
(2) Physics for the IB Diploma; Second edition (John Allum and Christopher Talbot)