Man kann erkennen, dass die ersten beiden Werte außerhalb der Fehlertoleranz liegen, was daran liegen kann, dass die Reibung bei hoher Periodendauer die Messung besonders stark beeinflusst hat. Die anderen Werte liegen aber in dem erwarteten Messbereich. Versuch 2:
Im zweiten Versuch wurde das Trägheitsmoment erhöht, indem man Gewicht von 250g und 500g, in bestimmten Radien r von der Achse aus, auf der Scheibe befestigt hat und dann aus einer Höhe von 0,6m das Zuggewicht losgelassen hat. Die angenommenen Fehler sind die gleichen wie in Versuch 1.
Die Scheibe, als Ausgangswert, hat ein Trägheitsmoment J von: 1 1 2 = 2 =0,0225 k g⋅m 2 J 1 = ⋅m⋅r ⋅2 k g⋅( 0,15 m
) 2 2
Dazu wurden weitere Trägheitsmoment zusammengestellt: J 2 = J 1 +2⋅m⋅r 2 =0,0225 k g⋅m 2 +2⋅0,25 k g⋅( 0,075 m ) 2 = 0,0253 k g⋅m 2 J 3 = J 1 +2⋅m⋅r 2 =0,0225 k g⋅m 2 + 2⋅0,5 k g⋅( 0,075 m ) 2 =0,0281 k g⋅m 2 J 4 = J 1 + 2⋅m⋅r 2 =0,0225 k g⋅m 2 +2⋅0,25 k g⋅( 0,15 m ) 2 =0,0338 k g⋅m 2 J 5 = J 1 +2⋅m⋅r 2 =0,0225 k g⋅m 2 + 2⋅0,5 k g⋅( 0,15 m ) 2 =0,045 k g⋅m 2 Für jedes der Trägheitsmomente (die Wert von J1 wurden aus Versuch 1 übernommen) wurde nun analog zu Versuch 1 die Umlaufzeit T gemessen.
Inhaltsverzeichnis
- Versuch: Rotationsenergie starrer Körper
- Versuchsdurchführung
- Versuch 1
- Auswertung
- Versuch 2
- Schlussfolgerung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Zielsetzung des Versuchs besteht darin, die Rotationsenergie starrer Körper experimentell zu untersuchen und die Abhängigkeit der Rotationsenergie von verschiedenen Parametern wie Trägheitsmoment und Winkelgeschwindigkeit zu ermitteln. Die Ergebnisse sollen mit theoretischen Berechnungen verglichen werden.
- Bestimmung der Rotationsenergie eines starren Körpers
- Zusammenhang zwischen Rotationsenergie, Trägheitsmoment und Winkelgeschwindigkeit
- Einfluss der Reibung auf die Messergebnisse
- Vergleich von experimentellen und theoretischen Werten
- Fehleranalyse und -fortpflanzung
Zusammenfassung der Kapitel
Versuch: Rotationsenergie starrer Körper: Dieser Abschnitt beschreibt den experimentellen Aufbau zur Bestimmung der Rotationsenergie. Es wird ein System aus einer drehbaren Scheibe, einem Träger, einer Riemenscheibe, einem Faden und einem Gewicht verwendet. Die Reibung wird durch ein Luftkissen minimiert. Der Versuch zielt darauf ab, den Zusammenhang zwischen der potentiellen Energie des Gewichts, der kinetischen Energie der Scheibe und der Rotationsenergie zu untersuchen.
Versuchsdurchführung: Hier wird die detaillierte Durchführung der Experimente beschrieben. Versuch 1 beinhaltet die Messung der Zeit für 10 Umdrehungen der Scheibe bei verschiedenen Anfangshöhen des Gewichts. Versuch 2 variiert das Trägheitsmoment der Scheibe durch Anbringen zusätzlicher Gewichte und misst erneut die Umlaufzeit bei konstanter Anfangshöhe. Die Beschreibung betont die Maßnahmen zur Reduzierung der Reibung und die Methode der Messwerterfassung.
Versuch 1: In diesem Versuch wird der Einfluss der Anfangshöhe des Gewichts auf die Winkelgeschwindigkeit und die Rotationsenergie untersucht. Die Messungen zeigen eine lineare Abhängigkeit zwischen dem Quadrat der inversen Umlaufzeit (T⁻²) und der Höhe (h). Die Auswertung beinhaltet die Berechnung der Rotationsenergie aus den Messdaten und deren Vergleich mit theoretischen Werten. Die Fehleranalyse zeigt Abweichungen bei kleinen Höhen, die auf Reibungseffekte zurückgeführt werden.
Auswertung: Die Auswertung von Versuch 1 konzentriert sich auf die Darstellung der Daten in einem h-T⁻² Diagramm und die Interpretation der linearen Beziehung. Es werden die Fehler nach Gauß berechnet und die Abweichungen zwischen experimentellen und theoretischen Energiewerten diskutiert. Die Ursachen für die Abweichungen, wie z.B. Reibungseffekte bei höheren Periodendauern, werden analysiert.
Versuch 2: In diesem Versuch wird das Trägheitsmoment der Scheibe systematisch verändert und der Einfluss auf die Rotationsenergie bei konstanter Anfangshöhe untersucht. Die Messungen zeigen eine Beziehung zwischen dem Quadrat der Umlaufzeit (T²) und dem Trägheitsmoment (J). Auch hier wird eine Fehleranalyse durchgeführt und die Diskrepanz zwischen experimentellen und theoretischen Ergebnissen analysiert, wobei Reibung und systematische Messfehler als mögliche Ursachen genannt werden.
Schlüsselwörter
Rotationsenergie, starrer Körper, Trägheitsmoment, Winkelgeschwindigkeit, potentielle Energie, kinetische Energie, Reibung, Fehlerfortpflanzung, experimentelle Physik, Messfehler, Umlaufzeit.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zum Versuch: Rotationsenergie starrer Körper
Was ist das Ziel des Versuchs "Rotationsenergie starrer Körper"?
Der Versuch zielt darauf ab, die Rotationsenergie starrer Körper experimentell zu untersuchen und die Abhängigkeit dieser Energie von Parametern wie Trägheitsmoment und Winkelgeschwindigkeit zu ermitteln. Die experimentellen Ergebnisse werden mit theoretischen Berechnungen verglichen.
Welche Themenschwerpunkte werden im Versuch behandelt?
Die Kernthemen sind die Bestimmung der Rotationsenergie eines starren Körpers, der Zusammenhang zwischen Rotationsenergie, Trägheitsmoment und Winkelgeschwindigkeit, der Einfluss von Reibung auf die Messergebnisse, der Vergleich experimenteller und theoretischer Werte sowie die Fehleranalyse und -fortpflanzung.
Wie ist der Versuch aufgebaut?
Der Versuch verwendet ein System aus einer drehbaren Scheibe, einem Träger, einer Riemenscheibe, einem Faden und einem Gewicht. Die Reibung wird durch ein Luftkissen minimiert. Es werden zwei Versuche durchgeführt: In Versuch 1 wird die Anfangshöhe des Gewichts variiert, in Versuch 2 das Trägheitsmoment der Scheibe.
Wie wird Versuch 1 durchgeführt und ausgewertet?
In Versuch 1 wird die Zeit für 10 Umdrehungen der Scheibe bei verschiedenen Anfangshöhen des Gewichts gemessen. Die Auswertung beinhaltet die Berechnung der Rotationsenergie aus den Messdaten und deren Vergleich mit theoretischen Werten. Ein h-T⁻² Diagramm wird erstellt und die lineare Beziehung interpretiert. Fehler werden nach Gauß berechnet und Abweichungen analysiert.
Wie wird Versuch 2 durchgeführt und ausgewertet?
Versuch 2 variiert das Trägheitsmoment der Scheibe durch zusätzliche Gewichte bei konstanter Anfangshöhe. Gemessen wird die Umlaufzeit. Die Auswertung zeigt die Beziehung zwischen T² und dem Trägheitsmoment (J). Auch hier wird eine Fehleranalyse durchgeführt und die Diskrepanz zwischen experimentellen und theoretischen Ergebnissen analysiert.
Welche Schlüsselwörter beschreiben den Versuch?
Schlüsselwörter sind: Rotationsenergie, starrer Körper, Trägheitsmoment, Winkelgeschwindigkeit, potentielle Energie, kinetische Energie, Reibung, Fehlerfortpflanzung, experimentelle Physik, Messfehler, Umlaufzeit.
Welche Rolle spielt die Reibung im Versuch?
Reibung beeinflusst die Messergebnisse und führt zu Abweichungen zwischen experimentellen und theoretischen Werten. Im Versuch wird versucht, die Reibung durch ein Luftkissen zu minimieren, aber sie ist dennoch ein wichtiger Faktor in der Fehleranalyse.
Wie werden die Fehler im Versuch behandelt?
Die Fehleranalyse umfasst die Berechnung von Fehlern nach Gauß und die Diskussion möglicher Fehlerquellen wie Reibung und systematische Messfehler. Die Fehlerfortpflanzung wird berücksichtigt.
- Quote paper
- BA Jan Hoppe (Author), 2007, Rotationsenergie starrer Körper - Protokoll zum Versuch, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/176476
