Til disse oppgavene brukes simulatorer fra PhET-prosjektet ved University of Colorado. Du kan laste ned simulatorene gratis fra http://phet.colorado.edu/simulations/

Mursteinsfabrikken brukes også i en av oppgavene. Se informasjon i kapittel 2 for hvordan du får tak i denne.

Husk å føre loggbok når du gjør disse oppgavene!

Ohms lov

Mange måleelementer fungerer på den måten at de har en varierende motstand, eller genererer en liten spenning. For at du lettere skal forstå hvordan dette henger sammen, er det nyttig å kjenne til Ohms lov:

U = R I

Du finner simulatoren som brukes til denne oppgaven, her:

http://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_nb.html


Vær oppmerksom på at i simulatoren brukes bokstaven V for spenning, i boka brukes bokstaven U. Kjør simulatoren, og svar på følgende spørsmål:

  • Forklar med egne ord hva de tre bokstavene V, R og I betyr!
  • Hvordan kan du få strømmen (I) til å bli 25 mA?  Gi tre eksempler på innstillinger som gir 25 mA.
  • Hvordan kan man få strømmen (I) til å bli så høy som mulig? Og hvordan får man den så lav som mulig?
  • Dersom motstanden (R) øker, hva må du gjøre med spenningen (V) for at strømmen (I) skal være den samme?

Lag ditt eget måleinstrument


Siden mange måleelementer fungerer på den måten at de har varierende motstand, lager en liten spenningsforskjell eller generer litt strøm, skal vi bruke enda litt mer tid på å forstå sammenhengen mellom strøm, spenning og motstand.

Du skal bruke en simulator for å konstruere ditt eget instrument. Dette «instrumentet» må bestå av minst en spenningskilde (batteri) og en motstand. Du skal også bruke instrumenter for å måle strøm og spenning i instrumentet du lager.

Du finner simulatoren som brukes til denne oppgaven, her:

http://phet.colorado.edu/sims/circuit-construction-kit/circuit-construction-kit-dc_nb.jnlp

Du kan endre på spenning og motstand i de forskjellige delene av kretsen din ved å holde nede [Ctrl]-tasten samtidig som du klikker med musa. Bruk voltmeter og amperemeter for å måle strøm og spenning i ulike deler av kretsen du bygger.

I loggen din skal du forklare hvordan kretsen din var bygget opp, og hvordan du gjorde målingene. Ta gjerne med noen måleresultater også, og forsøk å forklar hva som skjer.

Kalibrere et instrument

Du har fått i oppdrag å finne massen til tre lodd , og har fått utdelt noen fjærer, et linjal og fire lodd med kjent masse. Hva er massen til de tre loddene? Bruk denne fjærvektsimulatoren for å løse oppgaven.

Denne oppgaven skal du løse sammen med andre. Del dere inn i grupper med 3-4 i hver gruppe. Dere skal levere forslag til løsning som en presentasjon, lag for eksempel lysbilder i PowerPoint eller liknende. I presentasjonen bør dere få med dere dette:

  • Kort presentasjon av problemstillingen.
  • Forklare hvordan dere har valgt å løse oppgaven. Hvordan valgte dere nullpunkt, og hvordan områdejusterte dere fjæra? Hvordan fant dere fram til massen på de ukjente loddene?
  • Hva dere har kommet fram til at massen på de tre loddene er, svar i gram.
  • Mulige feilkilder. Var massen innenfor området dere hadde kalibrert for? Er det andre ting som kan bidra til feil i målingene?

Det er flere måter å løse oppgaven på, for eksempel grafisk eller algebraisk. Dere må også finne litt ut av hvordan en fjær oppfører seg, og det kan være lurt å starte med Hookes lov.

Dersom dere raskt finner ut av hva massen til loddene er, skal dere eksperimentere med fjær nummer tre. Dere skal endre på denne fjæra ved å dra glidebryteren «softness spring 3″ et hakk til høyre eller venstre. Hvordan går dere nå fram for å kalibrere fjæra?

Presentasjonen bør være på maks fem lysbilder. Bruk gjerne bilder og illustrasjoner, og husk å oppgi kilder. Få også med dato, klasse og navn på alle som var med i gruppa.

Trykk i rør


I denne oppgaven skal du bruke en simulator for å finne ut hvordan trykket mot veggene i et rør endrer seg når rørdiameteren endres. Du finner simulatoren som brukes til denne oppgaven, her:

http://www.science-animations.com/support-files/bernoulli07.swf

Du kan endre på røret ved å bruke musa til å «dra» i kantene av røret, og det er mulig å lange mange ulike rørkonfigurasjoner. Test så mange kombinasjoner som mulig, for å finne ut om Bernoulli-prinsippet alltid stemmer.

Bruk simuleringene dine til å forklare Bernoulli-prinsippet med egne ord! Forsøk også å endre gjennomstrømningsmengden i røret, og se hva som skjer (bruk knappene [Q++] og [Q–]).

Nivåmåling

Nå skal du finne ut av hvordan trykket varierer i en beholder fylt med væske. Du finner simulatoren som brukes til denne oppgaven, her:

http://www.walter-fendt.de/ph14e/hydrostpr.htm

I simulatoren brukes det et såkalt U-rør for å måle trykket. Det er rett og slett et U-formet rør, fylt med en væske. Dersom det er ulikt trykk i hver ende av røret, vil væsken presses i retning av det laveste trykket.

Bruk simulatoren for å finne svar på disse spørsmålene:

  • Hva viser U-røret når måleelementet holdes over væsken i karet? Hvorfor er det slik?
  • Hva skjer med væsken i U-røret når du senker måleelementet gradvis ned i det væskefylte karet? Hvorfor er det slik?
  • Trykket som måles av U-røret, kan leses av helt nøyaktig i et tekstfelt under karet. Still inn måleelementet på 5 cm dybde, og les av trykket. Pass på at det er vann du har i karet. Bytt så til etanol, og pass på at måleelementet er på nøyaktig samme dybde. Hva skjer med trykket? Hvorfor?

Måle temperatur

Nå skal du teste to ulike metoder for temperaturmåling. Bruk animasjonene «Pt_100 element.exe» og «Termoelement 3D.exe» fra AuTech AS. Forklar prinsippet for de to ulike målemetodene! Finn også ut hva måleområdet for målingene er, og forklar hvordan du fant det ut.

Lakkering av murstein

I denne oppgaven skal du finne ut hvordan de ulike fargene gir utslag i UV-VIS spektrumet fra instrumentet som er installert i mursteinsfabrikken. Du har tre ulike farger du kan justere mengden av: rødt, grønt og blått.

Begynn med å stenge av to av fargene helt (sett til 0 på regulatorene). Begynn for eksempel med å stenge av helt for blått og grønt. Trykk på “plot” knappen, og se på spektrumet fra UV-VIS instrumentet (plottet nederst til høyre, se på den blå linja). Du ser nå hva slags utslag en ren rødfarge gir. Skisser dette i grafen nedenfor. Deretter gjør du det samme med de to andre fargene. Du vil nå få en god oversikt over hvordan hver enkelt (rene) farge gir utslag i spektrumet.

Om du har gjort en skikkelig jobb så langt i oppgaven, burde resten gå greit. Du skal nå lage en farge som tilsvarer “target” (mål) i plottet. Målfargen vises som en grønn linje, det du lager i øyeblikket vises i den blå linja. Oppgaven din er altså å få den blå linja til å bli helt lik den grønne linja. Da må du vite hvordan hver enkelt farge gir utslag!

Dele/Lagre