Seminar und Praktikum zur Didaktik der Physik
Versuchskarte zu experimentellen Themen
 
Datum:

Titel:

Grundgleichung der Mechanik


Versuchsnr.: 05

Namen: Caroline Lutz, Tobias Nau, Carolin Häufle

Gruppe: C

DP Physik

 
Versuchsaufbauten
mit Parametern

Cassy Bahn  

Luftkissengleiter auf Luftkissenbahn mit Gebläse
Faden verläuft über Umlenkrolle vom Gleiter zu beschleunigenden Gewichten
CASSY in der Beispieldatei 'Newton' bereit zur Aufzeichnung des Weges  s (der Geschwindigkeit v, der Beschleunigung a) über der Zeit t 
 
Geräte
mit Firmenangabe

  • Luftkissenbahn mit Gebläse
  • Luftkissengleiter
  • 3 Wägstücke (gleicher Masse)
  • Faden
  • CASSY mit zugehöriger Umlenkrolle

Durchführung

(3 Messungen mit veränderlicher beschleunigender Masse bei konstanter Gesamtmasse des Systems)
Ein Wägstück dient zur Beschleunigung, die anderen werden auf den Gleiter geladen sodass die (zu beschleunigende) Gesamtmasse wärend aller Messreihen konstant bleibt.
Auf Luftkissenbahn bei angeschaltenem Gebläse Beschleunigung des Gleiters durch beschleunigende Masse durch CASSY erfassen. Weitere Messungen mit zwei beziehungsweise drei Wägstücken als beschleunigende Masse.
CASSY ermittelt bei geschickter Wahl des Messbereichs und nicht zu kurzer Messabstände (20/sec) annähernd konstante Beschleunigung.

Resultate
möglichst quantitative

In einer Tabelle läßt sich die beschleunigende Kraft F und die ermittelte Beschleunigung a der verschiedenen Messreihen auftragen. Der Quotient F/a ist in guter Näherung konstant und entspricht der Gesamtmasse des Systems

Ergebnis:         Grundgleichung der Mechanik:         F = m · a

Bemerkungen
&
Tricks

Der Versuch ist besser geeignet als Bestätigungsversuch der obigen Gleichung, denn als Herleitung der selbigen, da das CASSY  nicht immer optimale Werte (vor allem der Beschleunigung ) liefert.
Die Gesamtmasse ist gegenüber der beschleunigenden  Masse groß zu wählen, so dass die Beschleunigung nicht zu groß wird und vom CASSY besser aufgommen werden kann. Werden die Messabstände zu kurz gewählt so verfälschen Unregelmäßigkeiten wie Schwingungen die Messwerte evtl. drastisch (für die Beschleunigung treten negative Werte auf!!).
Da sich die Wegparabel und die lineare Zunahme der Geschwindigkeit im Gegensatz zur konstanten Beschleunigung meist sehr gut zeigen, empfiehlt es sich evtl. die Beschleunigung nicht mehr auftragen zu lassen, sondern auf  Grund der Geschwindigkeitsgeraden auf eine konstante Beschleunigung zu schließen.

Als Vorwissen ist der Zusammenhang zwischen Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung, sowie die Erdanziehungskraft von Nöten.

Literatur Dorn-Bader, Physik Oberstufe/ Sek II, Schroedel-Schulbuchverlag