Versuche

Filtert, welche Eigenschaften durchsucht werden sollen
Versuchsname
Kategoriename und Kürzel
Versuchs ID
Info
Beschreibung
Schlagworte

E | E-Lehre

M | Mechanik

M.A | Einführung

M.B | Bewegung von Massepunkten

M.B.1 | Bahnkurve

M.B.2 | Geschwindigkeit

M.B.3 | Beschleunigung

M.B.4 | Gleichförmige Beschleunigung

In einem evakuierbaren, ca. 1,8 m langen Glasrohr befinden sich eine Vogelfeder und ein Bleistück.
a) Das Fallrohr ist belüftet: Die Feder fällt langsamer als das Bleistück.
b) Das Fallrohr wurde ca. 30 s lang ausgepumpt: Feder und Bleistück fallen gleich schnell.

M.B.4.1 | Evakuiertes Fallrohr - Galilei-Versuch (184)

Eine Schnur mit 5 Metallkugeln ist im Dachboden aufgehängt. Die Abstände zwischen den Kugeln verhalten sich wie die Quadrate der ganzen Zahlen (d, 4d, 9d, 16d mit d = 56 cm). Die Haltevorrichtung wird elektromagnetisch gelöst und die Kugeln fallen nacheinander auf ein Prallblech. Mit dem Ohr werden gleiche zeitliche Abstände registriert.

M.B.4.2 | Fallschnur (185)

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“.

M.B.4.3 | Fallstrecke zur g-Bestimmung (186)

Die Luftkissenschiene wird durch Unterlegen eines 25 mm dicken Klotzes leicht geneigt. Aus der Beschleunigung des Schlittens wird die Erdbeschleunigung bestimmt.
Ältere Messmethode A: Mit zwei Lichtschranken werden die Durchlaufzeiten des Schlittens gemessen.
Messmethode B: Ein Ultraschall-Entfernungssensor erlaubt, die Entfernung s(t) als Weg-Zeit-Diagramm auf dem Computer darzustellen. Zudem kann die computerunterstützte Messwerterfassung auch simultan Graphen der Zeitableitungen Geschwindigkeit und Beschleunigung darstellen.

M.B.4.4 | Beschleunigte Bewegung (187)

Anhand eines mechanischen Modells kann die Wurfweite in Abhängigkeit vom Startwinkel der Flugbahn gezeigt werden.

M.B.4.7 | Wurfparabel (Modell) (189)

Ein laminar ausströmender Wasserstrahl wird unter verschiedenen Winkeln zur Horizontalen geneigt. Die „Wurfweite“ kann an einer Messschiene abgelesen werden.

M.B.4.8 | Wurfweite (Wasserstrahl) (190)

Zwei Kugeln erfahren beim freien Fall dieselbe Beschleunigung, unabhängig von ihren Anfangsgeschwindigkeiten und deren Richtung.
Eine Kugel rollt eine schiefe Ebene hinunter und löst beim Passieren einer Lichtschranke am Ende des waagrechten Auslauftischs eine zweite Kugel, die in einiger Entfernung von einem Elektromagneten gehalten wird. Beide Kugeln treffen sich beim freien Fall unabhängig von der Starthöhe der ersten Kugel auf der schiefen Ebene.

M.B.4.9 | Waagerechter Wurf und freier Fall (I) (191)

Ein Brett ist an einem Ende über ein Scharnier am Tisch befestigt. Das Brett wird am freien Ende gehoben. Außen auf dem Brett liegt eine Kugel, davor ein Auffangbehälter. Die Unterkante der Kugel liegt tiefer als die Oberkante des Auffangbehälters. Lässt man das Brett los, fällt die Kugel in den Behälter.
Der Hebewinkel ist durch den Abstand zwischen Kugel und Behälter festgelegt.

M.B.4.10 | Fallbrett (schneller als freier Fall) (403)

Ein Stoffaffe (Spende von Prof. Kraft) wird von einem Elektromagneten gehalten und zur Hörsaaldecke hochgezogen. Auf der anderen Seite des Hörsaals wird ein Golfball in eine Armbrust gespannt und damit auf den Affen gezielt. Wenn der Ball losfliegt, unterbricht er den Stromkreis zum Elektromagneten und der Affe fällt. Etwa einen Meter über dem Boden wird der Affe vom Ball getroffen.

M.B.4.11 | Schräger Wurf und freier Fall (Affenschuss) (404)

Ein Reissäckchen mit aufgesteckter Stoppuhr wird fallen gelassen. Die Uhr startet beim Loslassen und stoppt beim Abbremsen.

M.B.4.13 | Freier Fall (Fallboy) (406)

Auf einem Wagen mit Auffangkorb ist eine Stange befestigt, an der oben ein Ball hängt. Der Wagen wird auf einer Schiene angeschoben und rollt mit annähernd konstanter Geschwindigkeit. Beim Passieren einer Lichtschranke wird der Ball gelöst. Da er die gleiche Horizontalgeschwindigkeit wie der Wagen hat, fällt er in den Korb.

Es ist möglich die Bahn zu neigen und den Versuch zu wiederholen.

M.B.4.14 | Freier Fall im bewegten System (407)

Ein Ball wird auf einem Wagen in ein Körbchen gesteckt, wodurch eine Feder geladen wird. Der Wagen wird auf einer Schiene angeschoben und rollt mit annähernd konstanter Geschwindigkeit. Beim Passieren einer Lichtschranke wird der Ball gelöst. Er schießt ca. 80 cm nach oben. Da er die gleiche Horizontalgeschwindigkeit wie der Wagen hat, fällt er wieder in das Körbchen.

Es ist möglich die Bahn zu neigen und den Versuch zu wiederholen.

M.B.4.15 | Senkrechter Wurf im bewegten System (408)

Wegmessung s(t) mit einem Ultraschall-Bewegungssensor. Ein Buch wird unterhalb des Sensors gehalten und dann fallengelassen. Die computerunterstützte Messwerterfassungssoftware stellt das Weg-Zeit-Diagramm auf dem Computer dar und kann simultan auch die Graphen der Zeitableitungen v(t) und a(t) darstellen. Es wird empfohlen, eine Geradenanpassung an die Geschwindigkeit durchzuführen und die Erdbeschleunigung g aus der Steigung abzulesen.
(Das fallende Buch ersetzt den Versuchsaufbau mit der roten Holzkugel und dem Sensor auf dem Boden unter einem Schutzgitter.)

M.B.4.16 | Freier Fall (II) Weg-Zeit-Gesetz (409)

Frei nach Faradays Samstagsvorlesung an der Royal Society London:
Eine Stahlkugel und ein Blatt Papier werden in einen Eimer fallengelassen. Die Stahlkugel fällt wegen ihrer kleineren Luftreibung schneller als das Papier. Um den Luftwiderstand zu eliminieren, werden Kugel und Papier in einen großen, transparenten Becher getan. Diesen Becher lässt man nun in den Eimer fallen. Alle drei Gegenstände sind gleichzeitig im Eimer.

M.B.4.17 | Freier Fall im Glas - Faraday-Versuch (410)

Eine Acrylglasscheibe mit Streifen aus schwarzem Textilband (Fallgitter) wird durch eine Lichtschranke fallen gelassen. Die Verdunkelungszeitpunkte werden gemessen und am PC als Weg-Zeit-Diagramm aufgetragen. Aus den Parametern der Kurvenanpassung (s(t) quadratisch bzw. v(t) linear) wird der Ortsfaktor g bestimmt.

Ergebnis: g = (9,78-9,82) m/s²

M.B.4.18 | g-Bestimmung mit Fallgitter (411)

In der Hülse des Wurfgeräts befinden sich eine Spannfeder und ein durchgehender Stößel, welcher mit der Rändelschraube arretiert werden kann. Die beiden Kugeln haben eine Bohrung, sodass sie sich auf die Enden des Stößels aufschieben lassen. Löst man die Arretierung, so wird die eine Kugel waagerecht geschossen, während die andere frei zu Boden fällt.

M.B.4.19 | Waagerechter Wurf und freier Fall (III) (942)

Das Rohr des Wurfgeräts wird auf eine Zielscheibe gerichtet, die an einem Permanentmagneten hängt. Nachdem der Ball eingebracht wurde, aktiviert man die Lichtschranke vor der Rohrmündung. Sobald der Ball durch die Lichtschranke fliegt, fließt ein Strom durch einen Elektromagneten in der Halterung der Zielscheibe. Der Elektromagnet hebt das Magnetfeldfeld des Permanentmagneten auf, sodass die Zielscheibe praktisch ohne zeitliche Verzögerung freigegeben wird. Im freien Fall wird sie vom Ball getroffen.

M.B.4.20 | Schräger Wurf und freier Fall (Zielscheibe) (944)

M.B.5 | Kreisbewegung

M.C | Mechanik des Massepunktes

M.D | Energie und Energieerhaltung

M.E | Impuls und Impulserhaltung

M.F | Drehimpuls, Drehimpulserhaltung und Drehmoment

Eine Masse m am Faden, welcher über einen Drehsensor läuft, versetzt eine oder beide Scheiben des arretierten Kreisels, in eine beschleunigte Drehbewegung.
Das computerunterstützte Messwerterfassungssystem zeichnet die Winkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeit auf.
Ziel des Versuchs kann auch die Bestimmung des Trägheitsmoments

I

sein.
Drehmoment

\vec{M} = I \cdot \vec{α} \Rightarrow

Winkelbeschleunigung

\vec{α} = \frac{\vec{r} \times \vec{F}}{I}

mit dem Spulenradius

\vec{r}

=22,5mm und der Gewichtskraft

\vec{F}

der beschleunigenden Masse m.

M.F.1.3 | Beschleunigte Drehbewegung (257)

M.G | Elastische Eigenschaften

M.H | Schwingungen

M.I | Flüssigkeiten

M.J | Wellen

= M.H.7.5 Variante A
Zwei Stimmgabeln:

f_{1} u n d f_{2} = f_{1} + Δ f

Δ f

variabel.
Die Schwebung ist hörbar und sichtbar auf dem Oszilloskop.

M.J.8.2 | Überlagerung zweier Wellen mit nahezu gleicher Frequenz (385)

Wellenwanne: Bei Wellenlängen, die mehr als 20 Mal so groß wie die Wassertiefe sind, spricht man von Flachwasserwellen. Bei ihnen hängt die Ausbreitungsgeschwindigkeit

c

nur von der Wassertiefe

H

ab, nicht jedoch von der Wellenlänge.

c \approx \sqrt{g \cdot H}

Man beobachtet die einlaufende ebene Welle und die gebrochene Welle. Zur Brechung wird die gelbe Glasplatte in die Wellenwanne gelegt. Sie verringert die Wassertiefe.

M.J.11.4 | Brechung von Wasserwellen (Wellenwanne) (392)

M.K | Relativistische Mechanik

O | Optik und Atomphysik

M = K o n s t . \cdot T^{4}

Untersucht wird die Strahlung einer Wolframwendel (Autoglühlampe).
Mit einem Strahlungsempfänger wird die Strahlungsleistung M der Glühwendel gemessen.

Neuere Fassung siehe O.F.2.3

O.F.2.2 | Stefan-Boltzmann’sches Strahlungsgesetz (alt) (804)

= W.D.9.9
Die Wärmestrahlung P einer Bremsleuchte wird als Funktion der Temperatur gemessen. Die Temperatur kann aus der Eichkurve T(U) entnommen werden. Die Lampe wird mit einer Dreiecksspannung betrieben. Eine Thermosäule misst die Strahlungsleistung. Das Signal (mV) wird verstärkt und über ein Interface mit dem PC registriert. Aufgetragen wird

P (T)

P (T^{4})

P (T)

auf, so kann man aus dem Fit

P = A \cdot T^{n} + B

den Exponenten n bestimmen. Übliche Werte sind 4<n<5. (Der Exponent ist meist größer als 4, da der Glaskolben selbst Wärmestrahlung nicht durchlässt und man damit bei niedrigen Temperaturen zu kleine Leistungen misst.)

O.F.2.3 | Stefan-Boltzmann’sches Strahlungsgesetz (neu) (805)

W | Wärmelehre

= W.A.6.7
Ein Glaskolben wird evakuiert und gewogen. Nach Öffnen des Ventils wird er nochmals gewogen. Bei bekanntem Volumen kann die Dichte der Luft ausgerechnet werden.

ρ_{L u f t} = 1, 2 \frac{g}{l}

W.A.1.13 | Dichte von Luft (13)

= W.A.1.13
Ein Glaskolben wird evakuiert und gewogen. Nach Öffnen des Ventils wird er nochmals gewogen. Bei bekanntem Volumen kann die Dichte der Luft ausgerechnet werden.

ρ_{L u f t} = 1, 2 \frac{g}{l}

W.A.6.7 | Dichte von Luft (41)

= O.F.2.2
Neuere Fassung siehe O.F.2.3

M = K o n s t . \cdot T^{4}

Untersucht wird die Strahlung einer Wolframwendel (Autoglühlampe).
Mit einem Strahlungsempfänger wird die Strahlungsleistung M der Glühwendel gemessen.

W.D.9.5 | Stefan-Boltzmann’sches Strahlungsgesetz (alt) (115)

= O.F.2.3
Die Wärmestrahlung P einer Bremsleuchte wird als Funktion der Temperatur gemessen. Die Temperatur kann aus der Eichkurve T(U) entnommen werden.
Die Lampe wird mit einer Dreiecksspannung betrieben. Eine Thermosäule misst die Strahlungsleistung. Das Signal (mV) wird verstärkt und über ein Interface mit dem PC registriert.
Aufgetragen wird

P (T)

P (T^{4})

P (T)

auf, so kann man aus dem Fit

P = A \cdot T^{n} + B

den Exponenten n bestimmen. Übliche Werte sind 4<n<5. (Der Exponent ist meist größer als 4, da der Glaskolben selbst Wärmestrahlung nicht durchlässt und man damit bei niedrigen Temperaturen zu kleine Leistungen misst.)

W.D.9.9 | Stefan-Boltzmann’sches Strahlungsgesetz (II) (119)