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.C | Mechanik des Massepunktes

M.C.1 | Die Kraft

M.C.2 | Aktionsprinzip

M.C.3 | Reaktionsprinzip

M.C.4 | Impuls

M.C.5 | Gewicht und Erdbeschleunigung

M.C.6 | Gravitationsgesetz

M.C.7 | Federpendel

M.C.8 | Mathematisches Pendel

M.C.9 | Träge und schwere Masse

M.C.10 | Kepler’sche Gesetze

M.C.11 | Reibungskräfte

M.C.12 | Inertialsysteme

M.C.13 | Scheinkräfte

Auf einer rotierenden Scheibe ist ein Wagen über einen Kraftmesser mit dem Zentrum verbunden. Die Scheibe wird von Hand beschleunigt. Mit dem Computer wird die gemessene Zentripetalkraft in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit bzw. Winkelgeschwindigkeit zum Quadrat aufgetragen.

Siehe auch M.C.13.11. Ein neuer Versuchsaufbau mit kabellosen Kraft- & Beschleunigungssensoren erlaubt es, bis zu 4 Messungen gleichzeitig aufzunehmen.

M.C.13.1 | Zentripetalkraft (225)

Auf einer rotierenden Scheibe rollt eine Stahlkugel vom Mittelpunkt nach außen. Der ruhende Beobachter (Video 1) sieht eine gradlinige Bewegung. Auf der rotierenden Scheibe (Video 2) ist die Bahnkurve aber gekrümmt.

M.C.13.2 | Coriolis-Kraft (226)

Drehung der Schwingungsebene eines Pendels mit der Pendellänge l = 7,6 m.
Auf dem Boden werden Aluminiumröhren aufgestellt, die eine nach der anderen vom Pendelkörper umgestoßen werden.

Leon Foucault, Paris Pantheon 1851

M.C.13.3 | Foucault-Pendel (227)

Auf einer drehbaren Scheibe ist ein Fadenpendel montiert. Die Schwingungsebene des Pendels lässt sich mit einem mitbewegten iPod und/oder mit einer unbewegten Kamera beobachten.

M.C.13.4 | Foucault-Pendel Modellaufbau (969)

Demonstration der Zentrifugalkraft

M.C.13.5 | Fliehkraft-Regulator (228)

Ein Windlicht wird auf einer Kreisbahn bewegt. Da die heißen Flammengase eine geringere Dichte als die kältere Umgebungsluft haben (horizontaler Dichtegradient), wird die „schwerere“ Luft durch die Zentrifugalkraft nach außen bewegt und die „leichtere“ Flamme entsprechend zum Rotationszentrum hin verdrängt. Je größer die Geschwindigkeit, um so stärker neigt sich die Kerzenflamme zur Rotationsachse.

M.C.13.6 | Windlicht auf Karussell (229)

Eine rotierende Papierscheibe kann bei entsprechend hoher Umfangsgeschwindigkeit eine solch große Stabilität erreichen, dass sie wie eine Kreissäge in der Lage ist, dünne Holzleisten durchzuschneiden.

M.C.13.7 | Papiersäge (230)

Auf einem Motor ist ein zylindrisches Gefäß montiert, in dem sich Stahlkugeln befinden oder eine gefärbte Flüssigkeit. Bei Rotation nimmt deren Oberfläche die Form eines Rotationsparaboloids an. Benutzt man eine schmale, rechteckige Küvette, lässt sich der parabelförmige Querschnitt besonders gut erkennen.
Die Projektion erfolgt durch Schattenwurf oder mit einer Kamera.

Siehe auch M.I.1.2

M.C.13.8 | Rotierende Stahlkugeln oder Flüssigkeit (417)

Auf dem Rolltisch liegt eine Schiene mit einem Wagen darauf. Der Rolltisch wird unter dem Wagen (nach links) „weggezogen“. Für einen äußeren Betrachter im Bezugssystem Hörsaal (Hörsaalkamera) bleibt der Wagen an seinem Ort (Trägheit). Für einen Betrachter auf dem Bezugssystem Rolltisch (iPod) wird der Wagen von einer unbekannten Kraft (nach rechts) bewegt.

M.C.13.10 | Scheinkraft auf Wagen (891)

Bis zu vier kabellose Kraft- & Beschleunigungssensoren lassen sich auf einer drehbaren Schiene in unterschiedlichen Abständen von der Rotationsachse befestigen. An die Kraftsensoren können verschiedene Messingquader (50 g, 100 g, 150 g und 200 g) angebracht werden. Je nach Ausrichtung übt ein Quader bei Rotation einen Druck oder Zug auf den Kraftsensor aus. Mit diesem Aufbau kann ein computerunterstütztes Messwerterfassungssystem bis zu vier Messungen gleichzeitig aufnehmen.

M.C.13.11 | Zentripetalkraft II (920)

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)