[natuurkunde] Proef van Melde verbanden uitleggen tussen o.a. golflengte, spankracht etc.

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Gebruikersavatar
Berichten: 74

Proef van Melde verbanden uitleggen tussen o.a. golflengte, spankracht etc.

Hallo,
 
Ik moet een verslag maken over een proef waarbij tussen twee statieven een touw gespannen was, met aan de rechter kant (in het rood te zien) een trillingsbron die is ingesteld op 50,0 Hz. Aan de linker kant hing een massa aan het touw.
 
We moesten de meting met drie verschillende massa's uitvoeren en daarnaast bij elke massa 1,2 en 3 buiken in het touw proberen te krijgen.
 
Dit deden we door de linker statief te verschuiven tot het gewenste aantal buiken werd verkregen. Zie hieronder.
 
Foto van de opstelling:
 
(zie voorblad)krijg ik niet vanuit drive hierin, formaat is telkens niet goed: https://docs.google.com/document/d/1JACvI7Nu19wqqjvmPemayXdqRPjhHgrv38wEYutWmd4/edit?usp=sharing
 
 
Onze resultaten:
 
 
Pagina 5: https://docs.google.com/document/d/1JACvI7Nu19wqqjvmPemayXdqRPjhHgrv38wEYutWmd4/edit?usp=sharing
 

(krijg de tabel niet geplakt hierin dan gaat de opmaak raar doen)
 
Verder was dit nog gegeven:
 
 
 
Afbeelding    met Afbeelding​​
 
 
 
Voor het verslag moeten we een onderzoeksvraag, uitbreiding ervan en drie losse vragen beantwoorden. 
 
Ik heb echter moeite met een begin te maken, ik heb geen duidelijke plan van aanpak en snap het nog niet helemaal.
 
Onderzoeksvraag: Wat is het verband tussen de spankracht en golflengte van het staande golfverschijnsel?
Uitbreiding: Wat is de invloed van de massa van het touw?
 
 
1. Leg uit wat het verband is tussen de golflengte en de golfsnelheid
 
2. Bereken de spankracht in het touw in de situatie dat er een staande golfverschijnsel optreedt.

3. Zet in een grafiek het verband uit tussen de massa van het touw en de snelheid van de golven.
 
 
 
  • Welke spankracht wordt bedoeld bij de onderzoeksvraag? Ik kan er namelijk drie uitrekenen (massa van de massa keer g toch?)
  • Voor de uitbreiding heb ik even een hint nodig (ik denk wel dat een andere massa van het touw zorgt voor een andere frequentie?)
 
 
  • Bij vraag 1 heb ik wel al een opstapje maar kom er niet uit:
1. Een touw trilt met bepaalde eigenfrequenties. Deze eigenfrequenties hangen af van de dikte, het materiaal, de spankracht en de lengte van het touw.
Als het touw met een eigenfrequentie trilt, dan geldt voor het verband tussen de golflengte en de lengte van de snaar l = n ᐧ ½ᐧ ƛ

hierin is:
  • l de lengte van het touw;
  • n het aantal buiken;
  • ƛ de golflengte.
Een andere gebruikte formule is v = (2ᐧfᐧl) / n

Hierin is:
  • v de geluidssneldheid (voortplantingssneldheid in m/s);
  • frequentie (Hz);
  • l de lengte van het trillende deel van het touw (m).
 
Ik zo gauw even niet wat ik moet doen om de golfsnelheid te achterhalen, is dat die 50,0 Hz? En hoe moet ik het verband tussen de golflengte en golfsnelheid uitleggen? Aan de hand van formules en rekenwerk? 
 
  • Bedoelen ze bij vraag twee dat je dan drie keer een spankracht moet uitrekenen? Want in alle drie treedt er een staandegolf verschijnsel op.
  • Vraag drie kan je zeker maken d.m.v. het invullen van deze formule ?
    Afbeelding    met Afbeelding
 
 

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.244

Re: Proef van Melde verbanden uitleggen tussen o.a. golflengte, spankracht etc.

Opmerking moderator

joyb schreef:  
(zie voorblad)krijg ik niet vanuit drive hierin, formaat is telkens niet goed: https://docs.google.com/document/d/1JACvI7Nu19wqqjvmPemayXdqRPjhHgrv38wEYutWmd4/edit?usp=sharing
 
driewerf hoera voor de Google-cloud.  :(
 
maar ook uit de cloud kun je opslaan als PDF, altijd goed.
 
als ik het goed begrijp geldt voor beide verwijzingen hetzelfde document, het complete verslag, zie bijlage
 
onderdelen uit zo'n document kun je dan altijd nog screenshotjes van maken, dat praat wat directer
 
opstelling.JPG
opstelling.JPG (32.53 KiB) 3169 keer bekeken
 
metingen.PNG
metingen.PNG (31.51 KiB) 3169 keer bekeken
Bijlagen
VerslagPO3.pdf
(570.05 KiB) 3025 keer gedownload
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Gebruikersavatar
Berichten: 74

Re: Proef van Melde verbanden uitleggen tussen o.a. golflengte, spankracht etc.

Ja klopt voor beide verwijzingen hetzelfde document, bedankt:) is mij niet gelukt zonder paint op m'n pc

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.244

Re: Proef van Melde verbanden uitleggen tussen o.a. golflengte, spankracht etc.

Opmerking moderator

elke windows PC of -laptop heeft een knipprogramma om screenshotjes te maken. Elke windows-pc heeft Paint.  Zelfs  een onverhoopte chromebook (prutsding i.m.o.) heeft standaard dergelijke mogelijkheden. PaintDotNet is gratis te downloaden.
 
Welke spankracht wordt bedoeld bij de onderzoeksvraag? Ik kan er namelijk drie uitrekenen (massa van de massa keer g toch?)
 

de spankracht op de snaar.

En die wordt veroorzaakt door de zwaartekracht op dat massablokje ja. Welke andere je zou kunnen uitrekenen zie ik niet?

 
Wat is de invloed van de massa van het touw?
 
als dat touwtje zelf dun (=licht) is, dan is die invloed verwaarloosbaar. Heeft dat touwtje een significante massa (het touwtje hangt duidelijk door ondanks de trekkracht van het massablokje) dan veroorzaakt zijn eigen massa een significante zwaartekracht en daarmee vooral aan de uiteinden een significante extra spankracht. 
 
Wat wél duidelijk meetelt is dat een zwaar touw lastiger in beweging te krijgen is dan een licht touwtje. Denk aan de dikke snaren van de basgitaar, die daardoor langzamer trilt en dus lagere tonen geeft dan een gewone gitaar (bij dezelfde spankracht).
 
Dat effect wordt vermeld in een formule in je introductie:
 
melde.PNG
melde.PNG (27.51 KiB) 3169 keer bekeken
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Gebruikersavatar
Berichten: 74

Re: Proef van Melde verbanden uitleggen tussen o.a. golflengte, spankracht etc.

Oh oke ik weet de massa van het touw niet meer, wacht nog even tot het studiegenootje die dat heeft genoteerd dat doorgeeft. Maar hoe weet ik of de massa van 't touw te verwaarlozen is? Onder hoeveel gram? Het was een licht stoffen touwtje ik denk niet meer dan een paar gram. Kan ik daarmee al vanuit gaan dat het te verwaarlozen valt?
Bij vraag 2 vragen ze om de spankracht maar aangezien er wordt gemeten met drie verschillende massa's.. moet je dan dus ook drie verschillende spankrachten uitrekenen? En daarna nog gemiddelen spankracht of is dat niet nodig?
Bijlagen
Screenshot_20170226-141430.png
Screenshot_20170226-141430.png (315.75 KiB) 3145 keer bekeken

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.244

Re: Proef van Melde verbanden uitleggen tussen o.a. golflengte, spankracht etc.

Voor wat betreft de invloed van de eigen massa op de spankracht wel. Die gaat in dat geval absoluut kleiner zijn dan je meetfouten.
Maar je hebt die massa per lengte (een soort lineair broertje van "dichtheid", massa per volume) toch nodig voor de laatste opdracht:
3. Zet in een grafiek het verband uit tussen de massa van het touw en de snelheid van de golven.
 
 

wat tevens veronderstelt dat je deze proef met verschillende touwen hebt uitgevoerd, maar wat ik in je metingen  tot nu toe niet terug lijk te zien. 
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Gebruikersavatar
Berichten: 74

Re: Proef van Melde verbanden uitleggen tussen o.a. golflengte, spankracht etc.

Hmm nee we hebben het met 1 touw gedaan. Wel de linker statief verplaatst dus de lengte van het touw tussen de twee statieven verandert dan wel. Maar de TOA zei dat we alleen de totale lengte van 't touw in z'n geheel moesten meten. Niet tussen de metingen door. De lengte van het touw bedraagt overigens 1,5 meter

Gebruikersavatar
Berichten: 74

Re: Proef van Melde verbanden uitleggen tussen o.a. golflengte, spankracht etc.

De massa van 't touw in z'n geheel is 1,51 gram. Hoe kan ik onderbouwen dat dit gewicht te verwaarlozen is?

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.244

Re: Proef van Melde verbanden uitleggen tussen o.a. golflengte, spankracht etc.

de lengte die je nodig hebt is de afstand tussen de statieven, want op dié lengte ontstaat je golf. 
maar σ=m/l dus als je weet wat anderhalve meter touw weegt is dat voor die factor natuurlijk voldoende. 
met 1,5 g/1,5 m is σ gelijk aan 0,001 kg/m
 
intussen keek ik nog eens naar je meetresultaten en snap daar niks meer van: 
Ik stel het me zó voor: je hangt een massa aan het touw (en daarmee veroorzaak je een spankracht), brengt de boel aan het trillen (vaste frequentie 50 Hz) en verschuift de statieven totdat je één buik (een halve staande golf) waarneemt. En dan zonder frequentie of spankracht te veranderen schuif je verder tot je twee buiken waarneemt. Omdat er niets verandert waardoor de voortplantingssnelheid zou kunnen veranderen blijft de golflengte gelijk en hoort de touwlengte tussen de statieven nu stomweg het dubbele te moeten zijn. En dan schuiven we nóg verder tot we drie buiken waarnemen, en nu zou de afstand tussen de statieven dus het drievoudige te zijn van wat die was bij 1 buik.  
bij de 50,35 g lijkt dat er nog prima op. Maar hoe kun je bij de 100 g een buiklengte (halve golflengte) hebben van 64 cm, twee halve golflengtes samen 120 cm (nog acceptabel) maar drie halve golflengtes samen ineens 96 cm :? ????? Dan verwacht ik om en nabij 180 cm. 
En bij je 150 g worden de resultaten van dat schuiven helemaal onbegrijpelijk.  Daar verwacht je dan iets als 80, 160 en 240 cm, 
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Gebruikersavatar
Berichten: 74

Re: Proef van Melde verbanden uitleggen tussen o.a. golflengte, spankracht etc.

Sorry voor de verwarring, mijn meetresultaten zijn de lengtes tussen de statieven van 't touw dus
En klopt na 150 g kregen we rare resultaten.. de TOA vond 't echter minder vreemd

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.244

Re: Proef van Melde verbanden uitleggen tussen o.a. golflengte, spankracht etc.

joyb schreef: Sorry voor de verwarring, mijn meetresultaten zijn de lengtes tussen de statieven van 't touw dus

 
Dat begreep ik al, en dat is bij 50 g nog begrijpelijk allemaal, één, twee of drie halve golflengtes, ruwweg 40, 80 en 120 cm lengte nodig, logisch. 
En dat bij toenemende spankracht die golfsnelheid toeneemt waardoor de golflengte toeneemt is ook logisch : bij een 2 keer zo grote spankracht verwachten we een √2 keer zo grote golflengte en bij een 3 keer zo grote spankracht een √3 keer zo grote golflengte. 
En dat gaat voor één buik ook nog allemaal ongeveer goed. 
 
maar daarbuiten gaat het erg fout:
metingen.png
metingen.png (34.74 KiB) 3171 keer bekeken
 
en dat kan je TOA misschien niét vreemd vinden, ik zeker wél. 
Daar is je installatie iets idioots gaan doen waar Melde niets mee te maken heeft. 
Je zou gaan denken dat je trilapparaat moeite kreeg met de belasting, maar dan vraag ik me af waarom je dan 10 metingen kunt doen waar minder dan 1% variatie in zit. 
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Gebruikersavatar
Berichten: 74

Re: Proef van Melde verbanden uitleggen tussen o.a. golflengte, spankracht etc.

Oh snap ik bedankt. Enige wat ik kan doen is dat in de discussie vermelden.

Nog een vraag over opdracht 1. Welke formule moet ik gebruiken om het verband te bepalen? Zie foto
Heb twee formules even ingevuld maar bij die ene is alles ingevuld en kan ik dus niks uitrekenen? Ik snap er niks meer van en weet ook niet hoe ik een verband moet uitleggen tussen de golflengte en golfsnelheid..
Bijlagen
Screenshot_20170226-175903.png
Screenshot_20170226-175903.png (264.05 KiB) 3145 keer bekeken

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.244

Re: Proef van Melde verbanden uitleggen tussen o.a. golflengte, spankracht etc.

.
vgeluid.PNG
vgeluid.PNG (11.15 KiB) 3150 keer bekeken
.
 
vgeluid heeft hiermee toch helemaal niks te maken? 
het gaat om de snelheid waarmee de golf zich voortplant in je touwtje, niet om de snelheid in de lucht.
 
dié bereken je met die (2 x f x L)/1
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Gebruikersavatar
Berichten: 74

Re: Proef van Melde verbanden uitleggen tussen o.a. golflengte, spankracht etc.

Ik dacht het ook niet maar deze formule werd gegeven:
 
Een andere gebruikte formule is v = (2ᐧfᐧl) / n
 
Hierin is:
  • v → de geluidssneldheid (voortplantingssneldheid in m/s);
  • frequentie (Hz);
  • l → de lengte van het trillende deel van het touw (m).

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.244

Re: Proef van Melde verbanden uitleggen tussen o.a. golflengte, spankracht etc.

joyb schreef: v = (2ᐧfᐧl) / n
 
Hierin is:
  • v → de geluidssneldheid (voortplantingssneldheid in m/s);
  • frequentie (Hz);
  • l → de lengte van het trillende deel van het touw (m).
typeblunder van jewelste. 
v is de voortplantingssnelheid full stop. 
reken je aan geluidsgolven in lucht dan is dat de geluidssnelheid
maar we rekenen hier aan golven op een snaar. 
 
de voortplantingssnelheid van de golf op de snaar is dus 2 x 50 x 0,443 / 1 = 44 m/s 
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Reageer