In der ers­ten Teil­auf­ga­be soll die Fe­der­här­te von Schrau­ben­fe­dern be­stimmt wer­den:

Ver­suchs­auf­bau

Baue das Sta­tiv ent­spre­chend der Ab­bil­dung mit einer an die Quer­stan­ge ein­ge­häng­ten Schrau­ben­fe­der I auf. Po­si­ti­o­nie­re die Auf­be­wah­rungs­box der Mas­se­stü­cke auf der Grund­plat­te unter der Quer­stan­ge, klap­pe den Maß­stab aus und stel­le den Glie­der­maß­stab auf die Box. Rich­te die Höhe der Quer­stan­ge so aus, dass die Un­ter­kan­te der Schrau­ben­fe­der I mit dem Null­punkt der Skala des Glie­der­maß­sta­bes über­ein­stimmt und vier Ge­wich­te an die Feder ge­hängt wer­den kön­nen.



Ver­suchs­durch­füh­rung

Hänge zu­erst ein Mas­se­stück, dann zwei, drei und vier Mas­se­stü­cke in die Schrau­ben­fe­der

ein, miss je­weils die Aus­len­kun­gen s und no­tie­re sie in der Mess­wer­te­ta­bel­le.

Ver­suchs­aus­wer­tung

Führe eine Funk­ti­ons­an­pas­sung für s(m) [s in Ab­hän­gig­keit von m] durch.

Leite eine all­ge­mei­ne For­mel für die Aus­len­kung der Schrau­ben­fe­der her.

Be­stim­me aus der er­hal­te­nen Glei­chung der Funk­ti­ons­an­pas­sung und der her­ge­lei­te­ten For­mel einen Wert für die Fe­der­här­te D.

wei­te­rer Ar­beits­auf­trag

Wie­der­ho­le die Durch­füh­rung und Aus­wer­tung wie folgt:

• Schrau­ben­fe­der II
• zwei­mal Schrau­ben­fe­der I an­ein­an­der­ge­hängt
• zwei­mal Schrau­ben­fe­der II an­ein­an­der­ge­hängt
• Schrau­ben­fe­der I an Schrau­ben­fe­der II ge­hängt
• Schrau­ben­fe­der II an Schrau­ben­fe­der I ge­hängt

Ver­teilt die Durch­füh­rung so, dass jede Grup­pe eine Va­ri­an­te be­ar­bei­tet.

In der zwei­ten Teil­auf­ga­be soll die Ab­hän­gig­keit der Pe­ri­oden­dau­er von der Masse be­stimmt wer­den.

Ver­suchs­auf­bau

Baue das Sta­tiv ent­spre­chend der Ab­bil­dung mit einem an der Quer­stan­ge be­fes­ti­gen dy­na­mi­schen Kraft­sen­sor auf. Hin­weis: Be­hand­le die Haken der dy­na­mi­schen Kraft­sen­so­ren mit äu­ßers­ter Vor­sicht, da sie sonst ab­bre­chen kön­nen! Schlie­ße den dy­na­mi­schen Kraft­sen­sor an den Ein­gang A des Be­triebs­ge­rä­tes MEC an. Ver­bin­de den Aus­gang A des Be­triebs­ge­rä­tes MEC mit dem Ein­gang CH1 des Os­zil­lo­skops. Schlie­ße das Be­triebs­ge­rät MEC mit Hilfe des mit­ge­lie­fer­ten Ste­cker­netz­ge­rä­tes an das Strom­netz an. Hänge eine Schrau­ben­fe­der I in den Haken des dy­na­mi­schen Kraft­sen­sors ein.



Ver­suchs­durch­füh­rung

Hänge er­neut zu­erst ein Mas­se­stück, dann zwei, drei und vier Mas­se­stü­cke in die Schrau­ben­fe­der I ein und lenke je­weils das Fe­der­pen­del aus sei­ner Ru­he­la­ge aus. Miss für alle an­ge­häng­ten Mas­se­stü­cke je­weils die Dauer für zehn Schwin­gungs­pe­ri­oden.

Ver­suchs­aus­wer­tung

Be­stim­me je­weils die Pe­ri­oden­dau­er T und führe eine Funk­ti­ons­an­pas­sung für T(m) durch.

In der drit­ten Teil­auf­ga­be soll die Ab­hän­gig­keit der Pe­ri­oden­dau­er von der Fe­der­här­te be­stimmt wer­den.

Ver­suchs­auf­bau

Ver­wen­de den grund­sätz­li­chen Auf­bau aus dem vor­he­ri­gen Ver­such.

Ver­suchs­durch­füh­rung

Baue je­weils ein Fe­der­pen­del mit zwei Mas­se­stü­cken und mit einer Schrau­ben­fe­der I, einer Schrau­ben­fe­der II, einer an eine Schrau­ben­fe­der II an­ge­häng­ten Schrau­ben­fe­der I, zwei an­ein­an­der ge­häng­ten Schrau­ben­fe­dern I sowie zwei an­ein­an­der ge­häng­ten Schrau­ben­fe­dern II. Miss für die fünf Fe­der­pen­del je­weils die Zeit für zehn Schwin­gungs­pe­ri­oden.

Ver­suchs­aus­wer­tung

Be­stim­me je­weils die Pe­ri­oden­dau­er T und führe eine Funk­ti­ons­an­pas­sung für T(D) durch.

wei­te­re Aus­wer­tung

Die bei­den Ver­su­che haben ge­zeigt, dass gilt: $T\sim \sqrt{m}$ und $T\sim \frac{1}{\sqrt{D}}$

Daher gilt: $T\sim \sqrt{\frac{m}{D}}$

Be­stä­ti­ge aus bei­den Ver­su­chen je­weils den Fak­tor k für $T=k\cdot \sqrt{\frac{m}{D}}$ zu $T=2\pi \cdot \sqrt{\frac{m}{D}}$