Afbeelding 1: Verzwaarde opstelling

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Afbeelding 1: Verzwaarde opstelling"

Andrea Kuiper
8 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Inleiding De afgelopen tijd heb ik een hernieuwde poging ondernomen om de aantrekkingskracht van de zon en de maan te meten. De set-up die ik in het verleden in gedachten had werkte gewoon niet. De slinger met de invar draad (zie post #18 van dit topic) werkte niet om de volgende redenen: 1) Ik kwam er achter dat mijn huis beweegt door termische uitzettingen (verschil tussen dag en nacht temperatuur). Deze thermische uitzetting cyclus heeft een periode van 24 uur en komt dus gevaarlijk dicht bij de getijden bewegingen (12 uur en 26 minuten en 24 uur en 52 minuten) 2) de opstelling was wel heel gevoelig en moeilijk te isoleren voor trillingen van buitenaf. Een klein windvlaagje (door bijv. Het openen van een deur elders in huis) en het gewicht aan de slinger begeon spontaan te bewegen. 3) De rode laser bleek niet stabiel genoeg, De lichtintensiteit veranderde te sterk als functie van de tijd waardoor het moeilijk was op het fringe patroon te fotograferen. Nieuwe opstelling Dit bracht mij op het idee om de opstelling radicaal te wijzigen. In de eerste plaats heb ik de rode laser vervangen door een groene laser (10 mw). Daarnaast heb ik een soort tafeltje gemaakt waarop de inteferometer is gemonteerd. Het tafeltje met 3 poten staat op 3 stukjes isolatieschuim en is tevens verzwaard met stenen. Op deze manier hoop ik de trillingen zo veel mogelijk te dempen. Afbeelding 1: Verzwaarde opstelling

2 De interferometer heb ik iets gewijzigd door veren te monteren op het driehoekige plaatje waarop de spiegel. Hierdoor kan ik alles beter uitlijnen. Verder heb ik dezelfde optische elementen gebruikt als de vorige keer. Afbeelding 2: Close-up van de interferometer Alternatief voor slinger Een alternatief voor de slinger bedenken was niet eenvoudig. Uiteindelijk heb ik een wijnfles gepakt als drijf element. Op de bodem van deze fles heb ik een laag lood bolletjes gelegd. Door dit te doen komt het zwaartepunt van de fles heel laag te liggen waardoor hij uitermate stabiel moet gaan drijven. Tevens heb ik op de bodem van deze fles een staafmagneetje gelegd. Wanneer deze fles gaat drijven richt de magneet zich in de noord-zuid lijn omdat hij zich richt naar het aardmagnetisch veld. Op de dop van de wijnfles heb ik een sterke Neodynium ringmagneet geplakt. Tenslotte is de fles half afgevuld met water. Het totaal gewicht van de fles is nu 1100 gram. Tenslotte heb ik nog een klein spiegeltje op een plastic bekertje geplakt. Dit bekertje heb ik omgekeerd op de wijnfles gezet. Vervolgens heb ik een cilindrisch vormige vaas genomen en aan de rand van de fles allemaal kleine ferriet magneetjes geplakt. Deze magneetjes wijzen allemaal met hun noordpool naar het centrum van de vaas. Vervolgens heb ik een klein beetje water in de vaas gedaan. Wanneer je nu de wijnfles in de vaas stopt gaat hij drijven. Hij zal door de krachten van het magneetveld precies naar het midden van de vaas worden gedrukt. Ook zal de fles zich zo uitlijnen dat de staafmagneet op de bodem van de fles in noord-zuid richting ligt. Bepaling van de veerconstante en uitwijking Nu de fles precies in het midden van de vaas drijft, moeten we nog bepalen hoe ver de fles uit het midden wordt gedrukt ten gevolge van de getijden krachten. De fles is a.h.w. Met allemaal kleine veertjes verbonden die lopen vanaf de rand van de vaas naar de wand van de fles. Dit vormt tesamen een massa-veer systeem. De trillingstijd T [s] van een massa-veer systeem is gelijk aan: T=2*Pi*(m/c)^(1/2)

Afbeelding 2: Close-up van de interferometer Alternatief voor slinger Een alternatief voor de slinger bedenken was niet eenvoudig. Uiteindelijk heb ik een wijnfles gepakt als drijf element.

3 Waarbij m= massa fles (1.1 kg) c=veerconstante [N/m] Wanneer we de fles tegen de wand van de vaas duwen en de slingertijd meten met een stopwatch kunnen we een globale afschatting maken van de veerconstante die alle magneten tesamen vormen. Met de hierboven beschreven set-up behaalden we een trillingstijd van 30 seconden. Hieruit volgt dat de veerconstante gelijk is aan c= N/m We weten ook dat de getijdenkrachten op een 1.1 kg zware fles ongeveer 1.0E-06 N is. Daaruit volgt dat de uitwijking van de fles gelijk is aan: u= (1.0E-6/0.048)= 2.07E-5 m u=20.7 micron De afstand tussen een fringe is ongeveer 0.27 micron. (halve golflengte van het licht afkomstig van de laser) Dat betekent dat we tijdens het waarnemen van het fringe patroon ongeveer 76 fringes voorbij moeten zien schuiven tijdens 1 etmaal. Hieruit blijkt maar weer dat deze meetopstelling zeer gevoelig is. Afbeelding 3: Drijvende fles met magneten

tesamen vormen. Met de hierboven beschreven set-up behaalden we een trillingstijd van 30 seconden. Hieruit volgt dat de veerconstante gelijk is aan c= 0.

4 Eerste testen Onlangs heb ik de eerste testen gedaan en eerlijk gezegd vielen die niet mee. Met name het uitlijnen van de laserstralen was erg moeilijk. Het duurde vaak wel een half uur voordat de fles was uitgedempt. Pas dan kon ik verder gaan met de verdere stappen. Ook kwam ik er achter dat mijn sleutelbos in mijn broekzak het magneetveld beinvloedde waardoor de fles weer ging bewegen. Afbeelding 4: Emmer met gat over de vaas gezet om trillingen te voorkomen Kortom extreem gevoelig en heel lastig uit te lijnen. Om de trillingen van de fles t.g.v van de luchtstroming te minimaliseren heb ik een emmer over de vaas gezet. In deze emmer heb ik gat gemaakt waardoor de laserstraal naar binnen kan gaan. Uiteindelijk kreeg ik het fringe patroon geprojecteerd op het plafond. Duidelijk waren de strepen te zien. Het patroon was echter wel onrustig en bewoog constant heen en weer. Pas diep in de nacht en in de vroege ochtend stond het fringe patroon nagnoeg stil. Toen heb ik ook deze foto gemaakt. De komende tijd ga ik me concentreren op het verminderen van de trillingen. Wordt vervolgd...

Ook kwam ik er achter dat mijn sleutelbos in mijn broekzak het magneetveld beinvloedde waardoor de fles weer ging bewegen.

5 Afbeelding 5: Fringe patroon geprojecteerd op plafond

Vergelijkbare documenten

Deze toets bestaat uit 3 opgaven (30 punten). Gebruik eigen grafische rekenmachine en BINAS toegestaan. Veel succes!

NAUURKUNDE KLAS 5 INHAALPROEFWERK HOOFDSUK 15: RILLINGEN 9/1/010 Deze toets bestaat uit 3 opgaven (30 punten). Gebruik eigen grafische rekenmachine en BINAS toegestaan. Veel succes! Opgave 1 (3p+ 5p) Een