Drehschwingung -- Gruppe347

Der Versuch wurde durchgeführt von: Louis Prondzynski und Brian Tran

Um einen Versuch gut durchführen zu können benötigt es einen gut durchdachten Versuchsaufbau und eine gut durchdachte Durchführung. Diese sollten für den Versuch der Drehschwingung selbst Überlegt werden. Die Idee hinter dem Experiment ist es, ein Objekt an einen Faden ranzuhängen und es zu verdrehen um so Drehschwingungen messen zu können. Es wird also zuerst einmal ein geeigneter Aufbau benötigt der es ermöglicht einen Faden einzuspannen und diesen zu verdrehen während am eine Ende ein Objekt angehägt ist (z.b eine Metallstange). Der verwendetre Aufbau ist recht einfach, es wird nur ein Mikrofonständer und die Gitarrensaite benötigt. An dem Mikrophonständer befindet sich eine Klemme, welche ursprünglich dafür gedacht ist das Mikrofonkabel zu fixiren. Diese Klemme eignet sich aber auch sehr gut um einen kleinen Faden, bzw. die hier verwendete Gitarrensait einzuklemmen. An der einen Seite der Halterung wird mithilfe der Klemme die Gitarrensaite fixiert, die andere Seite wird an der Decke fixiert und so in den Raum gerichtet, dass es genug Spielraum gibt an der Gitarrensait ein Objekt anzuhängen. Dies sieht dann wie folt aus:

Als nächtest geht es um die Versuchsdurchführung. Die Experimente lassen sich in zwei Teile einteilen, die Bestimmung des Torsionsmodul G des Drahtes und die Bestimmung des Trägheitsmoment I. Für die Bestimmung des Torsionsmodul G wird die Periodendauer T in Abhängigkeit von verschiedenen Längen benötigt. Dazu wird an die Saite die kleine Metallstange drangehangen, diese ist für die Bestimmung des Torsionsmodul benötigt. Die Saite wird erst bei größer Länge l eingespannt und um einen kleinen Winkel φ ausgelenkt und losgelassen. Es kommt zu einer Schwingung von der die Periodendauer gemessen werden kann. Die Schwingung wird mit mit einer Kamera gefilmt, dies ermötlicht es mehrere Perioden aufzunehmen um so aus der Start- und Endzeit die Periodendauer T zu bestimmen, welche aus der im Bild befindlichen Stoppuhr ablesbar sind. Dabei wird auch bei folgenden Messung gleich vorgegangen, mit Hilfe von Videos. Nach dem die Schwingung aufgenommen wurde, wird die Saite etwas höher an dem Mikrofonständer eingeklemmt, was die Länge l verkürzt. Dies wird 8 mal bei immer kleineren Längen l durchgeführt (siehre Tabelle 1). Als nächtes soll die Saite mit weiteren Torsionsaufhängen verglichen werden. Da keine gute alternative Torsionsaufhängen gefunden wurde, wurde sich dafür entschieden zwei verschiedenen ( dicke und dünne) Saiten zu verwenden und diese miteinaner zu vergleichen. Dabei wird bei der zweiten Saite analog zu der ersten vorgegangen (siehe Tabelle 2). Die Durchführung ist gut an einer Beispielhaften Aufnahme zu sehen( bei einer Länge von l=45 cm):

Folglich der zweite Teil, die Bestimmung des Trägheitsmoment von verschiedenen Geometrien. Für diesen Teil wird nur eine der beiden Saiten benötigt, hier wurde die erste bzw. die dickere Saite verwendetet. Diese wir bei fester Länge l=45cm am Mikrofonständer fixiert. Allerdings wird hier nicht mehr die kleine Metallstange aus dem obrigen Video verwendet, sondern andere Objekte, bzw Geometrien. Es wurde sich für eine Stange, eine dünnes Holzbrett und eine mit Wasser gefüllte Christbaumkugel(siehe Bild oben) entschieden. Die Stange und das Holzbrett sehen wie folgt aus:

Auch hier wird analog um einen kleinen Winkel ausgelenkt und losgelassen um eine Drehschwinung zu bekommen, welche ebenfalls per Video aufgenommen wurde. Als exemplarisches Beispiel die Christbaumkugel, an welcher ein Stück Klebebannt befästigt wurde um so die Schwingung besser erkennbar zu machen:

Messreihe zur Bestimmung des Torsionsmodul G der “dicken” Gitarrensaite

Messreihe zur Bestimmung des Torsionsmodul G der “dünnen” Gitarrensaite