Reflexion 3.1 Grundlagen Kinematik
Erledigt
Massepunkt.
Die folgenden Informationen muss ich noch nacharbeiten:
Zu diesen Punkten habe ich noch Fragen:
Reflexion 3.2 Physikalische Größen zur Beschreibung von Bewegung
Erledigt
Die folgenden Informationen muss ich noch nacharbeiten:
Zu diesen Punkten habe ich noch Fragen:
Reflexion 3.3 Differenzielle Beschreibung von kinematischen Größen
Erledigt
Berechne den Zurückgelegten Weg bis zum Zeitpunkt , und !
Zu diesen Punkten habe ich noch Fragen:
Reflexion 3.4 Superposition und Würfe
Erledigt
Erläutere, warum der errechnete Wert mit Sicherheit systematisch zu hoch sein wird!
Die folgenden Informationen muss ich noch nacharbeiten:
Zu diesen Punkten habe ich noch Fragen:
Experiment 1: Reißfestigkeit eines Fadens
Erledigt
Benötigtes Vorwissen: Newtonsche Gesetze, Radialkraft
Aufgabenstellung
Bestimme experimentell die Kraft, welche nötig ist, um den gegebenen Faden zu zerreißen! Überprüfe dein Ergebnis an einem Pendel, dessen Schwingkörper um 90° ausgelenkt wird. Die Masse sollte so gewählt werden, dass der Faden am untersten Punkt der Schwingung reißt.
Vorbereitung
Leite eine Gleichung her, mit welcher die Masse des Schwingkörpers in Abhängigkeit von der Kraft bestimmt werden kann, ab welcher der Faden reißen wird.
Plane den Versuch in Hinblick auf verwendete Messgeräte, Versuchsaufbau und Fehlerbetrachtung. Beachte, dass das Experiment aus zwei Teilexperimenten besteht: Bestimmung der Reißkraft und Überprüfung des Ergebnisses.
Erkläre, warum bei der Fehlerbetrachtung die statistische Messungenauigkeit mehr Relevanz hat!
Mögliche Messgeräte
Federkraftmesser (10 N oder 30 N)
Kraftsensor mit Labquest
Experiment 2: Bestimmung der Fallbeschleunigung über den waagerechten Wurf
Erledigt
Benötigtes Vorwissen: Waagerechter Wurf
Aufgabenstellung
Eine Kugel rollt mit einer als konstant angenommenen Geschwindigkeit an eine Tischkante heran. Ab der Tischkante wird der Vorgang als waagerechter Wurf betrachtet. Bestimme die Fallbeschleunigung anhand der maximalen Wurfweite !
Vorbereitung
Bei dem Versuch muss gewährleistet werden, dass die Kugel stets mit der gleichen Geschwindigkeit an die Tischkante heranrollt. Integriere eine entsprechende Vorrichtung in den Versuchsaufbau.
Leite eine Gleichung her, mit welcher die Aufgabenstellung erfüllt werden kann.
Begründe, warum die bestimmte Fallbeschleunigung mit hoher Wahrscheinlichkeit größer sein wird als .
Hinweise
Die gleichzeitige Bestimmung der Geschwindigkeit und der Wurfweite wird sich als schwierig darstellen. Bestimme die Geschwindigkeit also am besten in einem Vorversuch und nehme sie anschließend als konstant an. Beachte auch da statistische Messungenauigkeiten.
Der Moment, bei welchem die Kugel auf dem Boden aufschlägt ist sehr kurz. Markiere den Auftreffpunkt, um diesen im Nachhinein ausmessen zu können. Setze bei der Messung lotrecht unterhalb der Tischkante an.
Mögliche Messgeräte
Geschwindigkeit der Kugel: Lineal und Stoppuhr, Lichtschranke (begrenzte Verfügbarkeit)
Wurfweite: Lineal
Experiment 3: Bestimmung der Fallbeschleunigung über den freien Fall
Erledigt
Benötigtes Vorwissen: Gleichmäßig beschleunigte Bewegung
Aufgabenstellung
Bestimme die Fallbeschleunigung über die Fallzeit beim freien Fall!
Berechne anschließend, welche Energie bei dem freien Fall durch Luftreibung entwertet wurde!
Vorbereitung
Leite eine Gleichung zur Berechnung der Fallbeschleunigung über den freien Fall her! Gehe dafür zunächst davon aus, dass der Vorgang reibungsfrei stattfindet.
Durch die Luftreibung wird die Fallbeschleunigung systematisch zu gering sein. Der bestimmte Wert zeigt also die Durchschnittsbeschleunigung des Falls. Leite mit dieser Information eine Gleichung her, mit welcher man die entwertete Energie bestimmen kann.
Gib Bedingungen an, unter denen der Fall als frei angenommen werden könnte!
Plane dein Vorgehen unter Beachtung des von dir genutzten Messgeräts!
Mögliche Messgeräte
Akustische Stoppuhr bei Phyphox (Zusammen mit Luftballons) à Nutzung eines anderen Raums, nur eine Gruppe zur selben Zeit
„Normale“ Stoppuhr
Lineal bzw. Maßband
Experiment 4: Stoß durch ein Pendel
Erledigt
Benötigtes Vorwissen: Energieerhaltung, Geschwindigkeitsbestimmung, Stoßarten
Aufgabenstellung
Ein Pendel wird auf die Höhe h ausgelenkt. Der Schwingkörper stößt zentral eine Kugel weg. Bestimme die Geschwindigkeit der Kugel nach dem Stoß.
Entscheide, inwiefern der Stoß als elastisch angenommen werden kann!
Vorbereitung
Führe das Experiment für 3 Kombinationen aus Massestück und Kugel durch. Führe für alle drei Kombinationen eine Fehlerbetrachtung durch! Berechne dabei die Geschwindigkeit des Pendels am untersten Punkt mit Hilfe eines Energieansatzes! Aufgrund des geringen Beschleunigungsweges ist die Energieentwertung durch Luftwiderstand minimal.
Führe die ausführliche schriftliche Fehlerbetrachtung nur für einen der Versuchsdurchläufe durch. Für die anderen beiden reichen die Endergebnisse unter Angabe der Experimentiervoraussetzungen (also den „gegebenen“ Größen).
Mögliche Messgeräte
Lineal und Stoppuhr
Lichtschranke (begrenzte Verfügbarkeit)
Experiment 5: Beschleunigte Bewegung eines Wagens
Erledigt
Benötigtes Vorwissen: Newtonsche Gesetze, gleichmäßig beschleunigte Bewegung
Aufgabenstellung
Ein Wagen () wird über einer Rolle mit einem Massestück () verbunden, welches frei über dem Boden fallengelassen wird. Daraufhin wird das gesamte System beschleunigt. Bestimme die Beschleunigung des Systems!
Vorbereitung
Erstelle zu dem Versuch einen Versuchsaufbau!
Leite zwei verschiedene Gleichungen her, mit welchen die Beschleunigung des Systems berechnet werden kann! (Kraftansatz und kinematischer Ansatz)
Integriere beide Versionen in dein Experiment!
Plane dein Vorgehen unter Berücksichtigung von Messungenauigkeiten!
Bei Nutzung des Ultraschallsensors: Erkläre in der Auswertung, wie du die Beschleunigung bestimmt hast!
Mögliche Messgeräte
Lineal und Stoppuhr
Ultraschallsensor mit Labquest
Experiment 6: Rotationsenergie
Erledigt
Benötigtes Vorwissen: Energieerhaltung, Geschwindigkeitsbestimmung
Aufgabenstellung
Ein Wagen () wird über einer Rolle mit einem Massestück () verbunden, welches frei über dem Boden fallengelassen wird. Daraufhin wird das gesamte System beschleunigt. Bestimme die Beschleunigung des Systems!
Vorbereitung
Erstelle zu dem Experiment einen Versuchsaufbau!
Stelle für den Versuch einen Energieansatz auf!
Erkläre deine Vorgehensweise zur Bestimmung des Verhältnisses zwischen Translations- und Rotationsenergie
Nenne Energieentwertungen, welche während des Versuchs auftreten können!
Mögliche Messgeräte
Lineal und Stoppuhr
Lichtschranke mit Labquest, begrenzte Verfügbarkeit
Phyphox, Versuch Rolle à unbedingt zuvor die Versuchserklärung in der App durchlesen! Das Smartphone wird in der Rolle am besten mit Papier stabilisiert.
