Versuch
Info
3 Lichtschranken (LS) sind an einem Galgen im Abstand von 0 cm - 40 cm - 160 cm befestigt. Aus den Fallzeiten wird g errechnet.
Siehe auch neuere alternative Messmethode mittels Ultraschall-Bewegungssensor bei M.B.4.16 „Freier Fall (II) Weg-Zeit-Gesetz“.
Beschreibung
\(s=\frac{1}{2}gt^{2}\Rightarrow g=\frac{2s}{t^{2}}\)
Idealwerte (gerechnet):
s in cm\(\hspace{2em}\)0\(\hspace{3em}\)40\(\hspace{3,5em}\)160
t in s\(\hspace{3em}\)0\(\hspace{3em}\)0,286\(\hspace{2,5em}\)0,571
g in m/s²\(\hspace{5em}\)9,81\(\hspace{3em}\)9,81
Mit den tatsächlichen s-Werten s = 38,5 cm und s = 158 cm ⇒ g = 9,7 m/s²
Hinweise zur Durchführung:
Die Spannung für den Elektromagneten darf nur so hoch eingestellt werden, dass die Kugel gerade gehalten wird, da der Magnet sonst zu warm wird.
Nach dem Anhängen muss die Kugel leicht nach oben gedrückt werden, damit die Lichtschranke nicht unterbrochen ist.
Hinweise zum Aufbau:
Die Kugel soll mittig durch den Lichtstrahl fallen. Zum Einjustieren spannt man einen Faden unterhalb des Lichtstrahls um die untere Lichtschranke. Die fallende Kugel soll diesen Faden treffen.
Kugeln mit 2 cm Durchmesser verwenden und die Kugelgrößen nicht variieren, da der Magnet kleinere Kugeln anders hält als größere.
Wird die Zeitmessung durch die erste Lichtschranke gestartet, ist die Startgeschwindigkeit v(s₀) > 0 und das berechnete g fällt etwas zu groß aus.
Wird die Zeitmessung durch Abschalten des Elektromagneten gestartet, fällt die Kugel aufgrund der Remanenz etwas verspätet und wird im Fall etwas gebremst a(t₀) < g, sodass das berechnete g zu klein ausfällt.