Hensikt:

Hensikten var å finne ut hvilke størrelser som spiller inn for svingetiden til en elastisk pendel (se tegningen).

Utstyrsliste:

• lett lodd
• tungt lodd
• stiv skruefjær
• myk skruefjær
• linjal
• stoppeklokke
• stativ

Tegning:

Svingetiden avhenger av størrelser som påvirker svingetiden. Vi visste ikke hvilke størrelser dette var, så vi satte opp en liste over hvilke størrelser vi trodde kunne ha betydning for svingetiden. Vi rangerte hypotesepunktene etter hva vi trodde hadde mest å si for svingetiden.

• forholdet mellom massen og fjærstivheten
• fjærstivheten
• masse på kula
• utslag fra likevektslinja (amplitude)
• luftmotstand

Luftmotstand var en størrelse vi ikke kunne teste ut fordi vi ikke hadde et lufttett rom å prøve dette i.

Hypotese: Vi trodde at forholdet mellom masse og fjærstivhet hadde mest betydning for svingetiden.

Beskrivelse og observasjoner:

Vi begynte med å rigge opp utstyret. Fjæra hang fra en stang som var festet til et stativ. I fjæra hang et lodd. Deretter begynte vi å teste ut hvilke punkter i hypotesen vår som påvirket svingetiden. Vi satte opp et skjema for å vise tydelig hva vi gjorde, og tok tiden på ti svigninger på hvert forsøk. I skjemaet er det forutsatt at alle størrelsene er konstante, bortsett fra de størrelsene som vi skulle teste. Størrelsene vi skulle teste står som overskrift, mens deloverskriftene viser hvilke størrelser vi endret på. Tidspunktene ble oppført som omtrente for at det skulle bli lettere å sammenlikne.

Hvert tall gjelder for ti svingninger.

Teori:

Formelen for en elastisk pendel er:

I følge denne formelen er det to størrelser som spiller inn for den elastiske pendelens svingetid. Forholdet mellom masse og fjærstivhet. Dette stemmer godt overens med resultatene vi fikk under forsøket. Amplitude har ikke noe å si, fordi liten amplitude gir lav fart fordi fjæra ikke trekker like mye i den, mens stor amplitude gir pendelen stor fart fordi fjæra trekker mer i den. Jeg vet ikke hva fjærstivheten er, så jeg får ikke til regne ut om svingetidene vi fant er korrekte. Derimot kan jeg regne ut fjærstivheten til fjærene, hvis jeg forutsetter at de tidspunktene vi fant er korrekte. Loddet med minst masse var 50 g og loddet med størst masse var 100 g.

Utregning av fjærstivheten når loddet var m=0,100kg.

Konklusjon:

Mange feilkilder gjorde at forsøket ikke ble særlig nøye. Likevel kan vi se hvilke størrelser som påvirket svingetiden. Formelen styrker også dette. Konklusjonen blir da at det er massen og fjærstivheten, og forholdet mellom disse som bestemmer svingetiden. Dette ekskluderer amplituden, som ikke har noe å si, fordi den bli oppveid av fjærstivheten. Tyngdeakselerasjonen påvirker heller ikke, fordi den trekker like mye på alle legemer, hvis vi ser bort fra luftmotstanden (den er omtrent konstant på jorda).

Feilkilder:

Det finnes mange feilkilder i dette forsøket. Derfor valgte vi å oppføre tidspunktene som omtrente og ikke nøyaktige. Disse feilkildene kan ha gitt unøyaktige resultater:

• Unøyaktighet med stoppeklokka.
• Pendelen beveger seg bort og til siden av den loddrette linjen den egentlig skal gå i.
• Pendelen «hopper» i ytterstillingene.
• Luftmotstand stopper opp svingningene.

Kilder:

• Notater fra forsøket
• Magnar Sommervold