Mekanikkens energisætning (Trillebane)
Øvelsens formål er at belyse mekanisk energi ved »alpekørsel« i legetøjsbil. Endvidere skal I lære at skelne mellem usikkerheder og fejl. Det gøres ved at »gå på jagt« efter tab af mekanisk energi.
Undersøg om den potentielle energi omsættes fuldstændigt til kinetisk energi, dvs om
Udstyret er en legetøjsbil med tilhørende kørebane (se figur). Et stativ, en målestok og en elektronisk tidtager med to fotoporte.
Sæt banen op, så bilen kan køre ned ad bakken. Mål højden lodret fra hvor bilen starter til det niveau, hvor hastigheden bestemmes ved bakkens fod. Lad bilen køre, og mål passagetiden og afstanden mellem fotoportene, så sluthastigheden kan bestemmes. Prøv nogle gange. Vej bilen.
Udfør beregninger MED DET SAMME og opdag, at der må være alvorlige »energitab«. Disse energi»tab« er egentlig blot omsætning til andre former for energi, og burde derfor ikke kaldes tab eller fejlkilder. Men vi har lov at tænke på dem som fejlkilder i forbindelse med bevarelse af mekanisk energi.
Prøv at skønne de forskellige energitabs betydning. Ændr opstillingen, så tabene mindskes. Der kan for eksempel være tale om rekyltab (reaktionstab) i den bevægelige vejbane. Og gnidningsmodstand. (Betydningen heraf kan skønnes ved at måle gnidningskraften og beregne dens arbejde hen over banelængden.) Og rotationsenergi i hjul (
for hjul med jævn massefordeling).
Gentag eventuelt forsøget med vejbane understøttet af fladt skrånende underlag.
Indfør resultaterne i tabeller, og beregn Ekin og Epot og den procentvise afvigelse mellem disse, og sammenlign med de procentvise usikkerheder på de målte størrelser.
Konklusionen handler om, hvad der kan gøres for at mindske tab af mekanisk energi.