• Übungsaufgabe Stabpendel
  • DanielSzredzinski
  • 19.09.2024
  • Physik
  • Qualifikationsphase 1
Um die Lizenzinformationen zu sehen, klicken Sie bitte den gewünschten Inhalt an.

Ein Stab ist an sei­nem obe­ren Ende auf­ge­hängt, so­dass er frei und mit wenig Rei­bung eine

Dreh­schwin­gung aus­füh­ren kann (M1). Zu­nächst wird an die­sem Stab­pen­del mit einem Fe­der­kraft­mes­ser die Rück­stell­kraft FR bei ver­schie­de­nen Aus­len­kun­gen s ge­mes­sen. An­schlie­ßend wird die Pe­ri­oden­dau­er T in Ab­hän­gig­keit von der Pen­del­län­ge L be­stimmt.

1
Die Rück­stell­kraft FR wird für ein Stab­pen­del bei ver­schie­de­nen Aus­len­kun­gen s ge­mes­sen.
Er­läu­te­re, was man unter dem li­ne­a­ren Kraft­ge­setz ver­steht.
Über­prü­fe an­hand der Mess­wer­te in M2, ob für die­sen Ver­such das li­ne­a­re Kraft­ge­setz gilt. [7 BE]
2
Stab­pen­del ver­schie­de­ner Län­gen schwin­gen mit un­ter­schied­li­chen Pe­ri­oden­dau­ern. M3 zeigt bei­spiel­haft das Zeit-​Auslenkungs-​Diagramm für ein Stab­pen­del der Länge L=0,48 m.
Er­mitt­le mög­lichst genau die Pe­ri­oden­dau­er T des Stab­pen­dels in M3 sowie deren
Mess­un­si­cher­heit.
Die Pe­ri­oden­dau­ern von Stab­pen­deln mit an­de­ren Län­gen L sind in M4 zu fin­den.
Stel­le die Daten in M4 in einem L-​T-​Diagramm gra­fisch dar.
Be­stä­ti­ge einen funk­ti­o­na­len Zu­sam­men­hang der Form  unter An­ga­be der
Kon­stan­ten k, wobei das Vor­ge­hen in der im Un­ter­richt ver­ein­bar­ten Weise
zu do­ku­men­tie­ren ist. [13 BE]
3
Durch eine the­o­re­ti­sche Be­trach­tung fin­det man den fol­gen­den Zu­sam­men­hang zwi­schen der Länge L und der Pe­ri­oden­dau­er T eines Stab­pen­dels:


Be­rech­ne die pro­zen­tu­a­le Ab­wei­chung der von Ihnen er­mit­tel­ten Kon­stan­te k aus Auf­ga­be 2 von dem the­o­re­ti­schen Wert der ent­spre­chen­den Kon­stan­te, die sich aus obi­ger For­mel er­gibt.
Hin­weis: Wenn in Auf­ga­be 2 kein Wert für k be­stim­men wer­den konn­te, ver­wen­de  .
Be­stä­ti­gen Sie, dass ein Fa­den­pen­del der Länge K=0,32 m die­sel­be Pe­ri­oden­dau­er hat, wie ein Stab­pen­del der Länge L=0,48 m.
Für das Fa­den­pen­del gilt:  [5 BE]

Ma­te­ri­al

M1 Aus­ge­lenk­tes Pen­del
M2 Zu­sam­men­hang zwi­schen Aus­len­kung s und Rück­stell­kraft FR beim Stab­pen­del
M3 t-​s-​Diagramm der Be­we­gung des Stab­pen­dels mit der Länge 𝐿 = 0,48 m
M4 Ta­bel­le der Pe­ri­oden­dau­ern T für meh­re­re Stab­pen­del mit un­ter­schied­li­cher Länge L
Die Pe­ri­oden­dau­er für L = 0,48 m ist ein­zu­set­zen.
x