Ana səhifə

Fen ve teknoloji laboratuvari I dersi FİZİk deneyleri


Yüklə 94.4 Kb.
tarix22.06.2016
ölçüsü94.4 Kb.

Arş. Günay PALİÇ

Fizik Deneyleri Notları




FEN VE TEKNOLOJİ LABORATUVARI I DERSİ FİZİK DENEYLERİ



DENEY 1: EŞİT KOLLU TERAZİ VE TARTIM METOTLARI




ARAÇ-GEREÇLER
Eşit kollu terazi

Farklı değerlerde gramlar (kütle takımı)

Kütleleri bilinmeyen cisimler (yanınızda bulundurduğunuz silgi, uç kutusu, kalem, telefon vs)

ÖN HAZIRLIK


  1. Eşit kollu terazi nedir?(Neden alışverişe çıktığımızda 2s kg pirinç vs diyoruz, 2 N demiyoruz? Kütle nedir? Ağırlık nedir? Kütle ve ağırlık ne ile ölçülür?)

Kütle (madde miktarı) ölçmeye yarayan bir araçtır. Düz bir çubuk orta yerinden bir destek üstüne oturtulur. Çubuğun uçlarına kefeler asılır. Bir kefeye tartılacak maddeyi diğer kefeye ölçmede kullanacağınız ölçüt kütleleri koyarsınız böylece denge durumunda miktarını bilmediğiniz maddenin kütlesini ölçersiniz. Moment prensibine göre çalışır.

(Problemlerde yer çekimi ivmesi her ne kadar sabit bir sayı olarak verilse de aslında yerin merkezinden olan uzaklığa göre değişir. Diğer bir anlatımla; yer çekimi ivmesi yerin merkezine yaklaşıldıkça büyür, yerin merkezinden uzaklaştıkça küçülür. Öyle ki; kutuplardaki değeri ile ekvator civarındaki değeri arasında 0,05 m/s2 'lik bir fark vardir.)


  1. Tartma nedir?

Teraziyle kütle ölçme işlerine tartma denir. En yaygın kullanılanı eşit kollu terazidir. Eşit kollu terazide tartma, ölçülecek kütle, bilinen kütlelerle mukayese edilerek yapılır. Bir kefeye kütlesi ölçülecek cisim diğer kefeye bilinen standart kütleler konularak denge tesis edilir. Bu tartı sisteminde yerçekimi kuvveti her iki kefeye de aynı şiddette etkidiğinden tartı yerçekimi ivmesinden bağımsızdır. Yani eşit kollu teraziyle tartı dünya, ay ve diğer gezegenlerde yapılsa aynı sonuçlar alınır.Günümüzde kullanılan hassas teraziler ki, bunlar laboratuvarlarda, ilaç ve kimya sanayiyle, kuyumcularda kullanılır, iki kefeli eşit kollu veya tek kefeli olabilir.
Çeşitli maksatlarla yapılmış teraziler mevcuttur.


  1. Eşit kollu terazi için kaç çeşit tartım metodu vardır? Her birini açıklayınız.

Doğrudan Okuma Metodu (ya da basit tartım)

Basit bir tartım işlemi olarak düşünebiliriz.Terazi sıfırlandıktan sonra, numune kütlenin değeri doğrudan göstergeden okunur.Diğer metotlara zıt olarak, terazinin hatası ölçüm sonucunun içindedir.



Yerine Koyma Metodu

Standart ağırlıkların kontrolü gibi daha yüksek doğrulukta ölçümler yapılmak isteniyorsa kullanılır. Standart ağırlık ve numune ağırlık arka arkaya kefeye konularak karşıt bir kütle ile karşılaştırılır.Yerine koyma metodu kütle karşılaştırılmalarında en çok kullanılan metottur.


mP=mN+(AN-AP)
mN = Standart Kütlenin Değeri

mP = Numune Kütlenin Değeri

AN = Standart Kütle Gösterge Değeri

AP = Numune Kütle Gösterge Değeri

Yerini Değiştirme Metodu (Çift tartım)

Bu yöntemde cisim bir sağ bir de sol kefeye konarak tartılır. Ve iki ayrı Mı ve M2değeri bulunur.Tartılan cismin ağırlığı her iki kefede bulunan ağırlıkların çarpımının kareköküne eşittir. Terazi kolları birbirine eşit olduğu için son bağıntı;


M=√M1.M2 olduğu gibi veya M= (MI + M2)/2 şeklinde de yazılabilir.
Dikkat edilmesi gereken nokta 2. ifade eşit kollu terazide uygulanabilirken, hatalı terazi de (eşit kollu olmayan) ise 1. İfade uygulanmaktadır.


  1. Terazinin duyarlılığı nedir?

Terazi ile ölçülebilecek en küçük kütle değerinin kaç gram olduğu,binicinin kütlesi, bir kolun bölme sayısına bölünerek bulunur. Binicisinin kütlesi m gram ve bir kolu neşit bölmeye ayrılmış bir terazinin duyarlılığım/n dir.

Örnek: Binicisinin kütlesi 1 gram olan eşit kollu bir terazinin sağ kolu üzerinde 20 eşit bölme bulunduğuna göre bu terazinin duyarlılığı kaç gramdır?

O halde bu terazinin duyarlılığı=1/20 =0,05 gramdır. Yani bu terazi ile gramın 100 'de 5 'ine duyarlı ölçümler yapılabilir.




  1. Terazi dengeye nasıl getirilir?

Sağ ve sol bölmeler eşitlenerek, kefe ağırlıkları eşitlenerek ya da binici kullanılarak.
İŞLEM YOLU

Uyarı: Her bir tartım metodu için; terazi boşken terazi ayaklarında bulunan vidalardan yararlanarak terazinin yere tam paralel olmasını sağlayın ve dengeleme ağırlıklarını kullanarak teraziyi dengeye getiriniz.

  1. Basit tartım metoduna göre herhangi birkaç cismin kütlesini tartınız. Tartımınızı birkaç kez yaparak ölçüm sonucunuzu ortalamaya göre kaydediniz.




1.cisim

2. cisim

3.cisim

4.cisim

1.ölçüm

silgi

kalem

Uc kutusu

telefon

2.ölçüm













3.ölçüm













4.ölçüm













0rtalama













Örnek: Binicisinin kütlesi 1 gram olan şekildekieşit kollu terazi dengede olduğuna göre elmanın kütlesi kaç gramdır?

Çözüm: Terazi dengede olduğuna göre elmanın kütlesi, sol kefede bulunan 250 g ile 4. bölmede bulunan binicinin sağ tarafa bindirdiği kütlenin toplamı kadar olmalıdır. Buna göre elmanın kütlesine m dersek:

 (Burada 4, binincinin bulunduğu bölme, 1/10 ise terazinin duyarlılığıdır.)



m=250+0,4   ve   m=250,4 gram  bulunur.



  1. Yerini değiştirme metodu ile cisimlerin kütlesini tartınız. Tartımınızı birkaç kez yaparak ölçüm sonucunuzu ortalamaya göre kaydediniz.




1.cisim

2. cisim

3.cisim

4.cisim

1.ölçüm

silgi

kalem

Uc kutusu

telefon

2.ölçüm













3.ölçüm













4.ölçüm













0rtalama















  1. Yerine koyma metodu ile cisimlerin kütlesini tartınız. Tartımınızı birkaç kez yaparak ölçüm sonucunuzu ortalamaya göre kaydediniz.




1.cisim

2. cisim

3.cisim

4.cisim

1.ölçüm

silgi

kalem

Uc kutusu

telefon

2.ölçüm













3.ölçüm













4.ölçüm













0rtalama














TARTIŞMA SORULARI

  1. Aynı nesne için yukarıdaki metotları kullandığınızda elde ettiğiniz sonuçları karşılaştırınız. Aynı cisim için her bir metotta elde ettiğiniz değerler aynı mıdır?




  1. Eşit kollu olmayan bir terazide sağlıklı bir kütle tartımı yapabilir misiniz? Nasıl?

Terazinin sağ kolu sol koluna eşit değilse bu tip terazilere hatalı terazi denir. Kütlenin gerçek değerini bulmak için kütle, sağ ve sol kolda ayrı ayrı ölçülerek bulunur.


Peki nasıl? Çift tartım ile bulunabilir.

Örn; Kolların uzunluğu eşit olmayan bir terazinin sağ kefesinde tartılan bir cisim 1,8 gr geliyor.Sol kefede tartılırsa 5 gr geliyor.Cismin gerçek kütlesi kaç gramdır?


√1.8*5= √9=3


  1. Sizce en güvenilir kütle tartım metodu hangisidir? Açıklayınız.





DENEY 2: HARMONİK HAREKET


ARAÇ-GEREÇLER

Yay


Çeşitli büyüklükte kütleler (kütle takımı ve kancalı kütleler)

Metre


Masa kıskacı

Destek çubuğu



ÖN HAZIRLIK

  1. Bir yayın uzama miktarı nelere bağlıdır?

Cismin kütlesine, yerçekimi ivmesine ve yay sabitine bağlıdır.

  1. Yay ivmeli hareket yapar mı?

Evet, neden ivmeli hareket yaptığını deneyde tartışmıştık.


  1. Basit harmonik hareket nedir?

Sürekli olarak kendini tekrar eden harekete Harmonik Hareket denir. Yukarıdaki cisim sürekli belli bir aralıkta hareket edip geçtiği konumları düzenli olarak tekrar eder. Dairesel hareket de aynı zamanda basit harmonik harekettir. Yayın ucunda salınan kütle, sarkaç, su dalgaları harmonik harekete örnektir.


  1. Basit harmonik hareketin periyodu nasıl hesaplanır?

T=2π 
π= 3,14

m: yayın kütlesi

k: yay sabiti

T: periyot



İŞLEM YOLU

Her masada bir yay var, bu yaylar sizce aynı mıdır? Aynı olup olmadığını neye göre karar verirsiniz? (Ölçümleri aldırdıktan sonra her gruba soru sorulur: yayın ucuna 500 gram astığınızda her yaydaki uzama miktarını kaç cm buldukları sorulur, bazı gruplar aynı, bazı gruplar farklı değerler bulmuştur. Bunun nedeni sorulur ve yay sabiti vurgulanır. Daha sonra yay sabitleri hesaplattırılarak, sonuçlar karşılaştırılır. Yay sabitinin değeri ile esnekliği arasında ilişki kurulur.)


1. Aşama: Yay Sabitinin Ölçülmesi

  1. Resimdeki deney düzeneğini kurunuz. Yayın başlangıçtaki boyunu ölçünüz. Sırasıyla kütle birimlerini asarak ölçtüğünüz değerleri Ölçüm tablosuna kaydediniz. Daha sonra yaya asılan her bir kütle için Geri çağırıcı kuvveti hesaplayarak ortalama yay sabitini bulunuz.

Önce yayın ilk uzunluğunu ölçünüz ve kütleleri taktıktan sonra yaydaki uzama miktarlarını hesaplayınız.

Ölçüm Tablosu I

Hesaplama Tablosu I

Asılan kütle (kg)

Uzama miktarı (m)

Geri çağırıcı kuvvet (N)

Yay sabiti (N/m)

200 g= 0,2 kg

10 cm=0,1 m

m.g =0,2*10=2 N

20


500 g =0,5 kg


22 cm=0,22 m

0,5*10=5 N

22,72

700 g =0,7 kg

38 cm=0,38 m

0,7*10=7 N

18,42


1 g= 1kg

45 cm=0,45 m

1*10=10 N

22,22








Ortalama

20,84

(Yukarıdaki tabloda sadece örnek değerler yer almaktadır.)

(Hesaplamalarda g değerini 10 m/s2alabilirsiniz.)

Düzenekte kütlenin yere düşmesini engelleyen ve kütlenin ağırlığını dengeleyen yayın geri çağırıcı kuvveti olduğunu gördük. O halde,

G (cismin ağırlığı) =F (geri çağırıcı kuvvet)

mg=k.x ise

k= mgyay sabitini hesaplayabiliriz.

x


  1. Uzama miktarlarını yatay eksene, geri çağırıcı kuvvetleri düşey eksene yerleştirerek kuvvet-uzanım grafiği çiziniz.



  1. Çizdiğiniz grafiğe göre basit harmonik harekette geri çağırıcı kuvvetle uzanım arasında nasıl bir ilişki vardır?

Görüldüğü gibi doğrusaldır. Diğer bir ifadeyle, …..



  1. Aşama: Periyot-Kütle İlişkisi

  1. Yaya 0,2 kg lık kütleyi asınız. Yay denge konumunda hareketsiz kalınca elinizle kütleyi hafifçe yukarı kaldırıp serbest bırakarak salınım yapmasını sağlayınız.

  2. Hareketi takip etmeye alıştığınızda salınımları saymaya başlayınız. Arkadaşınız kronometre ile 10 tam salınım için geçen süreyi ölçerken siz salınımları sayın ve ölçüm tablosuna kaydedin.

  3. Daha sonra yayın ucuna astığınız kütleleri artırarak bu deneyi tekrarlayınız. Kullandığınız kütleleri ve ölçtüğünüz zaman değerlerini tabloya kaydediniz.Daha sonra Ölçüm tablosundaki değerleri kullanarak hareketin periyodunu bulunuz.


Ölçüm Tablosu II

Hesaplama Tablosu II

Asılan kütle (kg)

Salınım sayısı

Toplam zaman (s)

Periyot

(s)


200 g= 0,2 kg

10

6,2

0,62

500 g =0,5 kg

10

8

0,8

700 g =0,7 kg

10

10,4

1,04

1 g= 1kg

10

12

1,2

Periyot denir?

Deneydeki yayın ucuna bir cismi bağladıktan sonra cismi çekip bıraktığımızda, cisim yay ile aşağı-yukarı gidip gelme hareketi yaptığını görüyoruz. Başlangıç noktasına geri gelmesi ile bir tam salınım hareketi yapmış olur. Belirli bir sürede bir hareketin tekrarlanmasına salınım hareketi basit harmonik hareket demiştik. Özetle, Bir cismin yaptığı gidip gelme hareketine salınım hareketi veya basit harmonik harekettir.

O halde, Bir tam salınım hareketinin yapılabilmesi için geçen süreye periyot denir.

Biz deneyde bir salınım için geçen süreyi değil de neden 10 salınım için geçen süreyi hesapladık, sonra periyodu bulduk?
Burada periyodu bulmak için geçen süreyi 10 ‘a böldük. Yani,

T=toplam zaman/ salınım sayısı

Ayrıca periyodu deneyin başında verilen formülle de bulabileceğimizi öğrendik.


  1. Basit harmonik harekette periyotla kütle arasında nasıl bir ilişki vardır?

Verilerinizden ve yukarıdaki değerlerden bu soruyu cevaplandırmalısınız.



DENEY 3: BASİT SARKAÇ


ARAÇ-GEREÇLER

Bilye (ipin ucuna bağlamak için)

Naylon ip

Eşit kollu terazi ve kütle takımı

Kronometre

Açıölçer


Metre
ÖN HAZIRLIK

  1. Basit sarkaç nedir?

Bir ipin bir ucuna sallanabilecek şekilde bağlanan küresel bir kütle ile oluşturulan düzenektir. Düzenek yerçekim kuvvetisayesindedenge konumunu koruyacaktır. Kütle (küre) denge konumundan uzaklaştırıldığında yerçekimi kuvveti tarafından denge noktasına getirilmek üzere hareket edecektir. Bu ise kürenin denge noktası etrafında bir salınıma yol açacaktır.



  1. Basit sarkacın periyodu nasıl hesaplanır?

Yukarıdaki formül kullanılır.

T: periyot

π =3,14

L:ipin uzunluğu



g: yerçekimi ivmesi

  1. Basit sarkaç yardımı ile serbest düşme ivmesi nasıl hesaplanır?

Yukarıdaki formulu kullanacağız. Bu deneyi yaparak, ortamın yerçekimi ivmesini hesaplamış olacağız.
İŞLEM YOLU

  1. Bilyelerin kütlelerini eşit kollu terazi ile ölçünüz ve tablo 1’e kaydediniz. Geriye kalan iki kütleyi de sırasıyla küçükten büyüğe doğru Ölçüm 5 ve 6 olarak tablo 2’ye yazınız.

  2. İpi en küçük kütleli bilyeye bantlayınız. Sarkacın boyunu (L) kütlenin ağırlık merkezinden itibaren 0,10 m olacak şekilde ayarlayarak ipi desteğe bağlayınız. Ayarladığınız uzunluğu Ölçüm tablosuna kaydediniz.

  3. Cismi düşeyle 10 yapacak şekilde denge noktasından uzaklaştırarak serbest bırakınız. Hareketi takip etmeye alıştığınızda kronometreyi çalıştırarak 10 salınım için geçen zamanı ölçünüz ve tabloya kaydediniz.

  4. Kütleyi değiştirmeden, L uzunluğunu üç kez daha değiştirerek deneyi tekrarlayınız.

Ölçüm Tablosu 1

Ölçüm no

Kütle (g)

İpin uzunluğu (m)

Salınım sayısı

Toplam zaman (s)

1

m1=50 g



10 cm=0,1 m

10

6,2

2

20 cm=0,2 m

10

8,4

3

30 cm=0,3 m

10

10

4

40 cm=0,4 m

10

12




  1. Sarkacın uzunluğu aynı kalmak koşuluyla Ölçüm 5 ve 6 için tabloya kaydettiğiniz farklı kütlelere sahip bilyelerle deneyi tekrarlayınız.

Ölçüm Tablosu 2

Ölçüm no

Kütle (g)

İpin uzunluğu (m)

Salınım sayısı

Toplam zaman (s)

5

m2=50 g

10 cm

10

6,2

6

m3=100 g

10 cm

10

6,44

Burada görüldüğü gibi, kütle değeri 2 kat olmasına rağmen, geçen süreler birbirine yakındır. O halde kütlenin etkisi yoktur diyebiliriz. Kütlemiz homojen ve küresel olduğu için. Değeri birebir aynı bulamamız ise deneysel hatalardan kaynaklanmaktadır. (ipin uzunluğunu tam ayarlayamamak, kronometrenin zamanında çalıştırılamaması gibi)




  1. Tablo 1 için periyot değerlerini hesaplayarak Hesaplama Tablosuna kaydediniz.Sarkacın periyot formülünden yararlanarak serbest düşme ivmesini hesaplayınız ve tabloya kaydediniz.

Bir tam salınım için geçen sürenin periyot olduğunu öğrenmiştik. Aynı şekilde periyot değerlerini kullanarak, g yerçekim ivme değerini hesaplayacağız.

Hesaplama Tablosu

Ölçüm

Kütle

Periyot (s)

g(m/s2)

1

m1=50 g

0,62

11,1

2

0,84

11

3

1




4

1,2




5

m2=50 g

0,62




6

m3=100 g

0,644




Ortalama (g)



Yukarıdaki formülden g değerleri hesaplanır ve tabloya kaydedilir. En son ortalama g değeri bulunur.



T=2π 
TARTIŞMA SORULARI

  1. Sarkacın kütlesinin periyoda etkisini açıklayınız.




  1. Basit sarkaçta uzunlukla periyot arasında nasıl bir ilişki gözlemlediniz?




  1. Deney sırasında hata payını artıran faktörleri sıralayınız.




  1. Bu deneyi Ay’da yapmış olsaydınız deneyde ne gibi değişikliklerin olmasını beklersiniz?


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©kagiz.org 2016
rəhbərliyinə müraciət