• Experiment: Schwingungsdauer eines Oszillators
  • Dylan.mackay
    free
  • 12.04.2019
  • Physik
  • 10
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  • https://www.tutory.de/w/d6f16cd0
    Ziel des Experimentes

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

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    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?
    2
    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 .

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    Ist die Schwingung:
    • harmonisch
    • nicht-harmonisch
    • gedämpft
    • ungedämpft
    • erzwungen
    • frei
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    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=1s )\gdef\cloze#1{\colorbox{dedede}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} (\ 1\ Hz= \frac{1}{s}\ )
    Jetzt geht's erst richtig los!

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

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    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.

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    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

    Tmittel
    in s

    Messwerte Parameter 1
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    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.