Oppgave

I labprosjektet skal dere studere ei kule som ruller (uten å gli) på en berg-og-dal-bane. Mye vil ligne rulling på et skråplan, men ettersom underlaget er krumt, vil akselerasjon og krefter endre seg langs banen. I korte trekk skal dette gjøres: Beregne en baneform. Simulere rullebevegelsen og beregne kreftene som virker underveis. Filme gjentatte rulleforsøk. Sammenligne målt og simulert rullebevegelse. Beregne tap i mekanisk energi med middelverdi og usikkerhet. Rapportere labprosjektet i en Jupyter Notebook.

Program og oppgavetekst

Laboratorieundervisningen går over 3 økter. Det er lagt opp følgende program for laboratoriekurset:

• Introduksjonsforelesning. Det blir holdt en forelesning som er ment å gi dere en oversik over laben.
  [Kort introduksjon til laben og Introforelesning]
• Økt 1: Numerikk. Utdelt Jupyter notebook hjelper dere med å få en passende baneform. Lag en fungerende simulering av forsøket i utdelt notebook. Programmet skal regne ut og plotte relevante størrelser.
  [Notebook og Teori/utledninger]
• Økt 2: Eksperiment. Filme (minst) 8 rulleforsøk. Måle kulas bevegelse i «sporingsprogrammet» Tracker. Tap i mekanisk energi med middelverdi og usikkerhet (standardfeil).Sammenligne eksperimenter og numerikk.
  [Eksperimentet, Tracking av kule i Tracker (video), Målinger og usikkerhet, Eksport/Import av data fra Tracker ]
• Økt 3: Ferdigstilling av notebook. Hjelp med å ferdigstille analyse og svare på spørsmål i Jupyter Notebook. Innlevering senest en uke etter økt 3, innen kl 23:59 samme ukedag.

Innleveringer

Én uke etter økt 3 skal det leveres en Jupyter Notebook . Tilbakemelding vil bli gitt skriftelig én uke etter innleveringsfristen. Dersom rapporten ikke ble godkjent må en revidert utgave leveres senest én uke etter tilbakemeldingene ble gitt.

Numerikk

I numerikkdelen av prosjektet skal dere simulere rullebevegelsen i berg-og-dal-banen. Informasjon om nedlasting av Python finner dere på programvaresiden. Skriv gjerne en Jupyter Notebook på JupyterHub (Se Programvare).

Relevante størrelser og tidsutvikling

Med kjennskap til baneformen og bruk av energibevarelse kan en rekke størrelser (fart, energi, akselerasjon, krefter) for et objekt som ruller langs en krum bane bestemmes. Et teoridokument går gjennom de nødvendige utledningene. Her beskrives også hvordan rulletiden kan beregnes.

Utdelt notebook

Last ned utdelt notebook Notebook med kode for å bestemme en passende baneform og få instrukser for labøktene.

Målefeil og usikkerhetsanalyse

I labprosjektet måler dere flere fysiske størrelser. For noen av disse skal det beregnes middelverdi og usikkerhet i middelverdien (standardfeil)

Introduksjon til usikkerhetsanalyse

Det ble laget en introduksjon til usikkerhetsanalyse basert på forelesningene i TFY4125 våren 2017:   Målinger og usikkerhet.