VWO5 practica – Hfd.3 en 4 - Trillingen en Golven 26 februari 2010

Proef 4 Voortplantingssnelheid in een strak gespannen koord Pagina 1 van 2

Proef 4 (Proef van Melde) Voortplantingssnelheid in een strak gespannen koord

Doel van de proef:

De proef is bedoeld om erachter te komen wat de invloed van de spankracht is op de voortplantingssnelheid van een golf in een snaar. Met behulp van de resultaten kun je de massa per lengte-eenheid van de draad bepalen (m/l). Verslaglegging:

Het verslag van de hierna uit te voeren activiteiten dient op klassieke wijze te worden geschreven in de onderverdeling A, B en C. Deel A bestaat uit inleiding, onderzoeksvraag, hypothese en planbeschrijving. Deel B bevat een tekening van de opstelling en de geregistreerde gegevens in tabel en diagram vorm. Deel C bevat het antwoord op de onderzoeksvraag (conclusie), mogelijke foutaanwijzing, toepassing en suggestie voor vervolgonderzoek. Benodigdheden:

Voeding (standaard)

Statiefmateriaal

Veerunster

IJzerzaagblad

Touwtje

Katrol

Magneetspoel 600N + kern

Diverse aansluitsnoeren

Balans

Meetlat

Opstelling:

:

Uitvoering en verwerking:

Een dunne draad is via een katrol gespannen tussen een trilplaatje en een krachtmeter. De magneetspoel is aangesloten op een 50 Hz, 5 V voeding, en dat resulteert in een vaste frequentie (f) van het koord van 100 Hz. We gaan, door het verplaatsen van het statief en m.b.v. de veerunster, de spanning in het koord opvoeren, zodat er achtereenvolgens 7 buiken tot en met 1 buik verschijnen in het koord. We noteren in een tabel het aantal buiken met de bijbehorende spankracht en de totale lengte van het koord. Met deze resultaten kunnen we de voortplantingssnelheid in het koord bepalen. Verder nemen we in deze tabel ook de waarde voor de wortel van de spankracht op omdat die later nodig is om de formule van Melde te controleren.

ijzerzaagblad

Magneetspoel

+ kern

veerunster

l verplaatsbaar

ijzerzaagblad

Magneetspoel

+ kern

veerunster

l verplaatsbaar

VWO5 practica – Hfd.3 en 4 - Trillingen en Golven 26 februari 2010

Proef 4 Voortplantingssnelheid in een strak gespannen koord Pagina 2 van 2

Metingen: maak een tabel volgens onderstaand model:

Totale lengte draad m

Massa draad kg

Frequentie trilplaatje 100 Hz

Aantal buiken

Fspan (N) l (m) (m) v (m/s) spanF (

2/1N )

1

2

3

4

5

6

7

Meet de totale lengte van de draad en noteer de waarde.

Meet de massa van de draad en noteer de waarde.

Maak de draad vast aan het trilplaatje en (via het wieltje) aan de krachtmeter.

Meet de lengte van de draad vanaf het trilplaatje tot aan de katrol. Noteer de waarde.

Schakel de elektromagneet in.

Verplaats het statief tot er een staande golf met één of meerdere buiken in de draad te zien is. Noteer het aantal buiken en de bijbehorende spankracht.

Verplaats het statief een aantal malen, zodat de hele tabel ingevuld is. Motiveer in je theoretisch gedeelte waarom het nu nuttig is om een grafiek te maken met de v tegen de wortel uit de spankracht. Bepaal in deel C van je verslag de waarde voor de massa per lengte eenheid die je waarneming oplevert. Controleer deze aan de hand van de bij de proef geleverde draad of beter nog, meet de massa per lengte eenheid zelf op. Vraag daartoe om een voldoende nauwkeurige balans en meetlat en kies een geschikte draadlengte voor je meting. Licht een en ander toe in deel A bij het beschrijven van het meetplan. Theorie:

Een snaar trilt met bepaalde eigenfrequenties. Deze eigenfrequenties hangen af van de dikte, het materiaal, de spankracht en de lengte van de snaar. Als de snaar met een eigenfrequentie trilt dan geldt voor het verband tussen de golflengte en de lengte van de snaar: l = lengte van het koord n = aantal buiken

= golflengte Een andere gebruikte formule is:

v = geluidssnelheid (voortplantingssnelheid in m/s) f = frequentie ( 100 Hz) l = lengte van het trillende deel van het touw in m De formule van Melde luidt: Fspan = spankracht in het koord in N m/l = massa van het koord per lengte eenheid in kg/m

De bijgaande formule is de formule van Melde. Het is mogelijk om met je waarnemingen deze formule te controleren. Zie systematische natuurkunde VWO5; paragraaf 4.4.

lm

Fv

span

λnl21

n

lf2v