Klassiske fysikk-1-forsøk du kan gjøre med standard skoleutstyr eller telefonen. Hvert forsøk har utstyr, framgangsmåte, vanlige feil og et eksempel på hvordan rapporten kan se ut. Les labrapportmalen først, så ser du hvordan hver del fylles ut i forsøkene under.
En labrapport følger nesten alltid samme struktur. Under er de faste delene med kort veiledning. I hvert forsøk ser du et konkret eksempel på hvordan delene fylles ut for akkurat det forsøket.
Skriv i én eller to setninger hva du vil finne ut eller måle, og hvilken sammenheng du undersøker. Formuler det gjerne som et spørsmål du kan teste.
Forklar kort fysikken bak: hvilke størrelser og formler er relevante, og hva forventer du ut fra teorien. Definer symbolene du bruker.
List opp alt utstyr, med målenøyaktighet der det er relevant (linjal i mm, stoppeklokke i hundredeler). Nevn hvilken app du bruker hvis du måler med telefon.
Beskriv hva du gjorde steg for steg, så en annen kan gjenta forsøket. Skriv i fortid, ikke som en kommandoliste.
Før målingene i en tabell med enheter, og regn ut det du er ute etter. Lag gjerne en graf og les av stigningstall der det gir mening.
Vurder hva som kan ha påvirket resultatet, og om feilen gjør resultatet for høyt eller for lavt. Ikke bare skriv at det kan være feil.
Svar på problemstillingen med tallet du fant, sammenlign med forventet eller teoretisk verdi, og vurder hvor godt forsøket svarte på spørsmålet.
Se hvordan malen fylles ut, med den konkrete vrien, i hvert forsøk under.
Hvor stor er tyngdeakselerasjonen g, målt med en enkel pendel?
Bestemme tyngdeakselerasjonen g ved å måle svingetiden til en pendel med kjent lengde.
Er strømmen gjennom en motstand proporsjonal med spenningen, og hva er resistansen?
Hvor mye energi trengs for å varme opp vann, og stemmer det med vannets spesifikke varmekapasitet?
Bestemme vannets spesifikke varmekapasitet ved å måle energien som trengs for en kjent temperaturøkning.
Hvor fort beveger lyd seg i luft?
Måle lydhastigheten i luft ved å måle tiden lyden bruker over en kjent avstand.
Lydhastigheten er v = s / t, der s er avstanden lyden går og t er tiden. I luft ved romtemperatur er tabellverdien omtrent 343 m/s.
For små utslag er svingetiden T = 2π·√(L/g). Løst for g gir det g = 4π²·L / T². Forventet verdi i Norge er omtrent 9,82 m/s².
Med L = 1,00 m målte vi 20 svingninger på 40,1 s, altså T = 2,005 s. Da blir g = 4π²·1,00 / 2,005² = 9,82 m/s².
Reaksjonstid ved start og stopp. Ved å telle mange svingninger blir denne feilen liten per svingning. Stor utslagsvinkel ville gitt litt for lang svingetid og dermed for lav g.
Vi fant g ≈ 9,82 m/s², som stemmer godt med tabellverdien. Metoden er presis når man teller mange svingninger.
Hvor stor er akselerasjonen til et fritt fallende legeme, og stemmer den med g?
Måle tyngdeakselerasjonen ved å slippe en gjenstand fra kjent høyde og måle falltiden.
Ved fritt fall fra ro er h = ½·g·t². Løst for g gir det g = 2h / t². Vi neglisjerer luftmotstanden for en liten, tung gjenstand.
Fra h = 1,50 m målte vi falltiden t = 0,55 s. Da blir g = 2·1,50 / 0,55² = 9,9 m/s².
Luftmotstand gjør falltiden litt lengre og g litt for lav. Et dytt ved slipp gir feil starttidspunkt. Kort falltid gir stor relativ usikkerhet.
Vi fant g ≈ 9,9 m/s², nær tabellverdien 9,82. Avviket skyldes trolig usikkerhet i den korte falltiden.
Hvor stor er fjærkonstanten til en fjær, og følger fjæra Hookes lov?
Bestemme fjærkonstanten k og undersøke om fjæra følger Hookes lov.
Hookes lov sier at kraften er proporsjonal med forlengelsen: F = k·x. En rett linje gjennom origo i en F-x-graf bekrefter loven, og stigningstallet er k.
Med masser fra 100 g til 500 g fikk vi forlengelser fra 4,0 cm til 20,1 cm. F-x-grafen ble tilnærmet rett gjennom origo med stigningstall k ≈ 24 N/m.
Avlesning av lengde på millimeternivå. Fjæras egenvekt. Svingende lodd ved avlesning gir unøyaktig lengde.
Grafen var rett gjennom origo, så fjæra følger Hookes lov i området vi testet, med k ≈ 24 N/m.
Undersøke sammenhengen mellom spenning og strøm for en motstand og bestemme resistansen.
Ohms lov sier U = R·I. For en ohmsk motstand gir en I-U-graf en rett linje gjennom origo, og resistansen er R = U / I.
Ved spenninger fra 1,0 V til 5,0 V økte strømmen jevnt fra 0,010 A til 0,050 A. Grafen var rett gjennom origo, og R = U/I ≈ 100 Ω.
Oppvarming øker resistansen litt ved høy strøm. Måleusikkerhet i instrumentene og overgangsmotstand i klemmene.
Strømmen var proporsjonal med spenningen, så motstanden er ohmsk, med R ≈ 100 Ω.
Energien for å varme massen m med ΔT er Q = c·m·ΔT, der c er spesifikk varmekapasitet. Tilført elektrisk energi er Q = P·t. Tabellverdi for vann er c ≈ 4180 J/(kg·K).
En koker på 1000 W varmet 0,50 kg vann fra 20 til 40 grader på 44 s. Q = 1000·44 = 44000 J, som gir c = Q/(m·ΔT) = 44000/(0,50·20) = 4400 J/(kg·K).
Varmetap til luft og beholder gjør at vi må tilføre mer energi, så målt c blir for høy. Kokerens oppgitte effekt kan avvike litt.
Vi fant c ≈ 4400 J/(kg·K), litt over tabellverdien 4180, i tråd med varmetap til omgivelsene.
Med avstand 2,00 m målte appen en forsinkelse på 5,9 ms. Det gir v = 2,00 / 0,0059 = 339 m/s.
Bakgrunnsstøy kan utløse målingen for tidlig. Unøyaktig avstandsmåling. Lufttemperaturen påvirker den virkelige lydhastigheten.
Vi målte v ≈ 339 m/s, nær tabellverdien 343 m/s ved romtemperatur.