Versuchsprotokoll
Thema des Versuchs: Luftkissenfahrbahn
Datum des Versuchs: Montag, der 13.11.2000
Durchführenden: Andreas Lückenbach, Michael Klein
Teil 1) Gleichmäßig beschleunigte Bewegung
Versuchsaufbau
Auf einer Luftkissenbahn befindet sich ein Wagen. Dieser wird durch eine Schnur, an welcher ein Gewicht hängt und über eine Ablenkrolle nach unten gezogen wird, beschleunigt. An der Luftkissen- bahn befinden sich zwei Lichtschranken und der Wagen wird mit Hilfe eines Elektromagneten in seiner Ausgangsstellung gehalten. Die Lichtschranken sind über eine Cassy-Box an einen PC ange- schlossen.
Versuchsdurchführung
Wir nehmen 5 verschiedene Wegstrecken, bei denen wir unsere Messungen durchführen möchten. Für jede Wegstrecke messen wir jeweils 3 mal die Verdunklungszeit der Lichtschranke mit einem Zuggewicht von 2g und nochmals mit einem Zusatzgewicht von 100g ( auf dem Wagen ) und einem Zuggewicht von 3g.
Anschließend führen wir diese komplette Messung nochmals durch, wir möchten die Geschwindigkeit aber nicht aus der Verdunklungszeit der Lichtschranke ermitteln, sondern über einen Bewegungsmeßwandler, über welchen die Schnur läuft.
Auswertung
1.a) Regressionsgerade und Fehlerrechung
Meßreihe ohne Zusatzgewicht:
Masse des Wagens: 98,11 g
Masse des Zuggewichts: 2 g
Aufgenommene Meßwerte ( ohne Zusatzgewicht ) und errechnete Momentangeschwindigkeit:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Beispielrechnung Momentangeschwindigkeit für 40 cm ohne Zusatzgewicht:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Gemittelte Werte ( ohne Zusatzgewicht ), Standartabweichung:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Regressionsgerade:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Meßreihe mit Zusatzgewicht:
Masse des Wagens: 198,11 g
Masse des Zuggewichts: 3 g
Aufgenommene Meßwerte ( mit Zusatzgewicht ) und errechnete Momentangeschwindigkeit:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Beispielrechnung Standartabweichung für 40 cm mit Zusatzgewicht:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Regressionsgerade:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Regressionsgerade
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1.b) Berechnung der Beschleunigung anhand der Steigung der Regressionsgeraden v2
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Mit dem Zuggewicht m1 = 0,003kg und der Waggenmasse m2 = 0,19811kg
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1.c) Berechnung der Beschleunigung a aus der Gewichtskraft der Zuggewichte und der Masse des Schlitten.
Berechnung der Beschleunigung für Zuggewicht m2 = 0,002g und Waggenmasse m1 = 0,09811 kg:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Berechnung der Beschleunigung für Zuggewicht m2 = 0,003 kg und Wagenmasse m1 = 0,19811 kg:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1.d) Vergleich der gemessenen, der berechneten und der mit Hilfe des Bewegungsmeßwandlers ermittelten Beschleunigungen
Berechnung der Beschleunigung aus den gemittelten Werten mit folgender Formel: Für 40 cm mit Gewicht:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Gemessene Zeiten und berechnete Beschleunigung ( BMW ):
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Vergleich Beschleunigungen ( BMW ) mit denen aus 1.c und 1.b:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
mit Gewicht 0,1517 0,14633 0,1448 0,14761
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1.e) Diskussion der Ergebnisse
- Mögliche Fehlerquellen bei der Messung mit Lichtschranken:
- Der Abstand zwischen den Lichtschranken ist nicht genau
- Trägheit der Lichtschranken
- Die Beschleunigung wurde durch den Auffangteller nicht rechtzeitig unterbrochen
- Die Länge der Blende stimmt nicht genau
Mögliche Fehlerquellen bei der Messung mit BMW:
Meßfehler durch Abweichung des Meßwandlers
Mögliche Fehlerquellen bei der Bestimmung der Meßdaten anhand der Steigung der Geraden:
Die Fehler der Messung aus 1.a spiegeln sich in der Geraden nieder
Die Messung mit dem Bewegungsmeßwandler ergibt die genaueren Meßdaten, da nicht so viele mögliche Fehlerquellen vorhanden sind.
Teil 2) Stoßversuche
2.a) Bestätigung der Impulserhaltung für den elastischen und unelastischen Stoß
Impulserhaltung
Elastischer Stoß:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Da diese Gleichung ungleich Null ist, ist es kein vollkommen elastischer Stoß. Deshalb berechnen wir an dieser Stelle die Stoßzahl k:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Unelastischer Stoß:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Da diese Gleichung ungleich Null ist, ist es kein vollkommen unelastischer Stoß. Deshalb berechnen wir an dieser Stelle die Stoßzahl k:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Energieerhaltung
Elastischer Stoß:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
In unserem Fall berechnen wir die Energiedifferenz DWi, da wir keinen vollkommen elastischen Stoß vorliegen haben.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Unelastischer Stoß:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
- Arbeit zitieren
- Andreas Lückenbach (Autor:in), 2000, Luftkissenbahn, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/98492
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