Proef van melde

Proef van Melde

De frequentie van onze elektrische tandenborstel

• 1 Inleiding.

Voor een PO natuurkunde moesten wij in groepjes van twee de frequentie van een elektrische tandenborstel bepalen met behulp van de proef van Melde en formules uit de BiNaS. We hebben ons voor het practicum voorbereid door thuis samen door te nemen hoe we de proef gingen aanpakken. Hiervan hebben we aantekeningen gemaakt die we mee mochten nemen naar het practicum. We hebben qua voorbereiding ook een oefenpracticum gedaan in dezelfde groepjes om alvast te kunnen oefenen met het samenwerken en het maken van een verslag over een PO natuurkunde. Tijdens het practicum lagen er veel spullen in het lokaal die we eventueel nodig zouden hebben voor onze opstelling, daarnaast kon je ook verschillende koorden kiezen waarbij verschillende frequenties zouden ontstaan. Wij hebben uiteindelijk een dunner koord gekozen en hiermee de frequentie van de elektrische tandenborstel berekent. Om alles samenvatten luidt onze onderzoeksvraag als volgt: Wat is de frequentie van de gebruikte elektrische tandenborstel.

• 2 De experimentele methode.

Vooraf het practicum kwamen we er achter dat we de aantal buiken en de spankracht nodig hadden om de frequentie van de tandenborstel te berekenen. Aan de hand van dit gevonden informatie hebben we twee opstellingen met de uitvoering uitgewerkt om de gewilde gegevens te vinden.

Opstelling & uitvoering voor het waarnemen van de aantal buiken:

We hebben verschillende massa hoeveelheden (50 gr, 100 gr, 150 gr, 200 gr, 250 gr) gebruikt. We hebben de aantal buiken per massa hoeveelheid als volgt waargenomen:

Als eerste hadden we de tandenborstel en de katrol aan twee verschillende statieven gekoppeld met behulp van twee klemmen. Vervolgens hadden we een koord om de tandenborstel top geknoopt en om de katrol geleid waarbij we aan de katrol einde van het koord de massa hoeveelheid hebben vastgebonden. Als laatste zetten we de gebruikte tandenborstel aan en varieerden we de afstand tussen de statieven om mooie buiken te krijgen en ze zo waar te nemen.

Benodigdheden:  

• Twee statieven
• Twee klemmen
• Gewichten(5 × 50 gram)
• Koord
• Katrol
• Meetlint
• Elektrische tandenborstel

• Opstelling voor het waarnemen van de spankracht: 

Voor het waarnemen van de spankracht die ontstond door de verschillende massa hoeveelheden(50 gr, 100 gr, 150 gr, 200 gr, 250 gr)  hebben we twee statieven gebruikt waarbij we een katrol en een newtonmeter aan verschillende statieven hebben gekoppeld. vervolgens verbonden we de koord aan de newtonmeter en leiden we het koord over de katrol heen en verbonden we de koord aan het katrol einde aan een bepaalde massa hoeveelheid. we hebben de massa's gevarieerd en bij elke massa de newton meter afgelezen.

Benodigdheden:

• Newton meter
• Twee statieven
• Twee klemmen
• Gewichten(5 × 50 gram)
• Koord
• Katrol
• Meetlint

• 3 Theorie. 

In de theorie zullen we de benodigde kennis toelichten.

Het experiment van Melde, origineel uitgevoerd door Franz Melde in 1859, was origineel bedoeld om onderzoek te doen naar de toen nog onbekende buiken en knopen die voorkomen in een staande golf. Tijdens dit experiment ontdekte hij dat er een verband was tussen de golfsnelheid en de spankracht in het touw. Hierop had hij de volgende formule gedacht:

 waarin 

Met de hulp van deze formule moesten wij nu de frequentie van onze tandenborstel gaan bereken. We bedachten al snel dat we de formule V = f * λ konden combineren met Melde’s formule tot de formule:

Om de frequentie te berekenen heb je dus eerst de golfsnelheid en golflengte nodig.

 Voor de golfsnelheid heb je de spankracht en de dichtheid van het koord nodig. De spankracht hebben we gemeten met behulp van een Newtonmeter en de dichtheid van het koord rekenen we uit door de massa van het koord te delen door de lengte van het koord.

Wanneer we de snelheid hebben uitgerekend hebben we de golflengte nodig. Deze kan je uitrekenen op twee manieren. Je kan met een meetlint de afstand tussen twee buiken of drie knopen meten, maar je kan ook de formule λ=2l/n gebruiken waarbij l de afstand tussen de twee statieven is waar het touw aangrijpt dus van katrol tot de elektrische tandenborstel. Omdat we de lengte tussen de katrol en de tandenborstel nauwkeurig mogelijk wouden berekenen, hebben we gekozen voor de tweede theorie. We hebben  de golflengte echter wel gecheckt met de eerste theorie. Nu we weten hoe we de golflengte en de golfsnelheid kunnen berekenen kunnen we aan de hand van de formule f=v/λ de frequentie van de tandenborstel berekenen door de golfsnelheid te delen door de golflengte. De frequentie is dan in de eenheid Hertz (Hz).

Gebruikte theorie:

Frequentie

f= v/λ 

Lambda (golflengte) 

λ =2l/n

λ= afstand tussen 2 buiken of tussen 3 knopen.

Golfsnelheid

Aantal buiken (n)

n=aantal buiken

Spankracht(Fspan)

Component van de Zwaartekracht

• 4 Waarnemingen.