Experiment: Schwingungsdauer eines Oszillators

Ziel des Experimentes

Es soll experimentell ermittelt werden, wovon die Schwingungsdauer (und damit auch die Frequenz) eines schwingenden Systems (auch Oszillator genannt) abhängt.

Baue deinen Oszillator auf, und lasse ihn probeweise einige Male schwingen.

Wie bezeichnet man diesen Typ Oszillator? _________________________________________
Mache dir anhand deines Oszillators klar: Was sind hier Auslenkung, Amplitude, Periodendauer und Frequenz?

Notiere dir: Was bedeuten die folgenden Begriffe? Wie lautet jeweils das Formelzeichen für diese Größe? In welcher Einheit wird sie jeweils gemessen?

Die Auslenkung .

Die Amplitude .

Die Periodendauer .

Die Frequenz .

Ist die Schwingung:

Messe mit einer Stoppuhr die Zeit, in der 10 vollständige Schwingungen erfolgen.

Gemessene Zeit: Sekunden.

Die Periodendauer T beträgt somit Sekunden.

Die Frequenz f beträgt Hz.

(1 Hz = \frac{1}{s})

Jetzt geht's erst richtig los!

Das Bisherige waren die Basics. Ab hier beginnt das eigentliche Experiment.

Erstelle eine Hypothese: Welche Parameter könnte man ändern, um die Periodendauer der Schwingung zu verlängern oder zu verkürzen?

Deine Vermutungen: ________________________________________________________________
Experimentiere! Ändere einen Parameter (nur einen!), und beobachte, ob sich dabei eine Veränderung in der Periodendauer und in der Frequenz ergibt. Ändere einen anderen Parameter. Notiere deine Erkenntnisse:

Parameter

Eine Größe, die einen Einfluss auf die zu messende Größe (hier Periodendauer) hat.

Beweise nun experimentell, dass deine (angepasste) Hypothese stimmt! Dazu musst du zeigen, in welchem Zusammenhang die Periodendauer T mit dem von dir gewählten Parameter (oder Parametern) steht: Proportional? Anti-proportional? Was anderes?

Führe nun für jeden zu ändernden Parameter eine Messreihe durch. (Ggf. müsst ihr einen zweiten Arbeitsbogen oder ein eigenes Blatt für die Messdaten verwenden.)
Bei jeder Messung solltest du die Periodendauer dreimal messen, und daraus den Mittelwert bilden. So kannst du Messfehler minimieren.
Lege vorher fest, in welchem Bereich du deinen Parameter ändern wirst. D.h.: Wie groß wird der Parameter maximal? Wie klein wird er minimal?
Wähle in diesem Bereich genügend Zwischenwerte. Deine Messtabelle sollte mindestens 6 verschiedene Messwerte für Parameter und Periodendauer haben.

_________________ in ______________	T₁ in s	T₂ in s	T₃ in s	T_mittel in s

Messwerte Parameter 1

Welche Größen wurden bei der Messung (oben) nicht verändert? Messe und notiere auch diese Größen; sie könnten bei der späteren Auswertung wichtig sein.

Auswertung

Jeder TeilnehmerIn erstellt ein eigenes Protokoll. Dazu gehören:
- Eine Zeichnung und Beschreibung des Versuchsaufbaus.
- Ein Satz, der präzise definiert was bei deinem Oszillator die Auslenkung ist.
- Ein Diagramm, das den Verlauf der Auslenkung über eine Zeit von drei Periodendauern zeigt. Die Achsen sollten korrekt bezeichnet und skaliert sein. Markiere im Diagramm auch die Amplitude.
- Ein Satz, der die Art der Schwingung beschreibt (frei/erzwungen, gedämpft, harmonisch, usw.).

- Eine Messung der Periodendauer T und der dazugehörigen Frequenz f.

- Eine Vermutung (Hypothese) über den Zusammenhang zwischen T und einem Parameter.

- Eine Messtabelle, die zeigt welcher Parameter verändert wurde, und welchen Einfluss das auf die Periodendauer hatte.

- Ein Diagramm, welches die Abhängigkeit dieser beiden Größen grafisch darstellt.

- Ein Diagramm und/oder eine tabellarische Rechnung, welche den mathematischen Zusammenhang zwischen den beiden Größen belegt (Proportionalität o.ä.).

-Eine abschließende Beurteilung der Ergebnisse, ggf. mit Fehleranalyse.

Experiment: Schwingungsdauer eines Oszillators

von Dylan Mackay

Fach

Physik

Klassenstufe

veröffentlicht

30.06.2020

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