Der Versuch wurde durchgeführt von: Chris Norman Sträche und Vivian Sattler
Die Wiki-Seite wurde angelegt am: 30 December 2020 16:44

Diese Seite und ihre Unterseiten sind Ihr Bereich im APwiki für die Bearbeitung des Heim-Versuchs “Kippender Besenstiel”. Er soll die Funktion übernehmen, die im Präsenzpraktikum das Heft hat. Das heißt, es ist Ihre Logbuch für das, was Sie konkret experimentell und bei der Programmierung durchführen.

Legen Sie Fotos ab, notieren Sie Messwerte, laden sie ihr Programm hoch. Form und Formatierung sind dabei zweitrangig.

Damit dieser Bereich diese Aufgabe erfüllen kann, haben wir ihn mit speziellen Zugriffsrechten ausgestattet:

1. Ihre Gruppe hat das exklusive Schreibrecht für diese Seite.
2. Die Seite ist nur für Ihre Gruppe, die Tutoren und die Praktikumsleitung einsehbar.

Unten auf dieser Seite finden Sie einen Abschnitt “Diskussion”. Über diesen Abschnitt findet die Kommunikation mit Ihrem Tutor statt. Sie oder er wird Ihnen dort Rückmeldung zu Ihrem Versuchsbericht geben.

Hier im Wiki gibt es Hinweise für die Formatierung ihres Versuchsberichts mit Latex. Den Versuchsbericht geben Sie dann im Ilias ab.

Dokumentieren Sie hier im Wiki das Programm, das Sie für die Lösung der Bewegungsgleichung des Besenstiels geschrieben haben. Dafür eignet sich dafür besonders gut die Umgebung <code>. Wenn Sie dieser Umgebung mitteilen, in welcher Sprache das Programm geschrieben wurde wird die Syntax automatisch farbig hervorgehoben. (Dokumentation dazu) ¹⁾

Außerdem ist es möglich einen Link zum Download des präsentierten Programm-Codes anzuzeigen. Dazu geben Sie in dem einleitenden code-Tag einen Dateinamen an. Der Download bezieht sich unmittelbar auf das Im Editor eingetragene Programmstück. Ein getrennter Upload ist nicht nötig.

Beispiel:

<code c [enable_line_numbers="true"] hello-besenstiel-world.c >
#include <stdio.h>
int main()
{
   printf("Hello, World!");
   return 0;
}

wird dargestellt als

hello-besenstiel-world.c

#include <stdio.h>
int main()
{
   printf("Hello, World!");
   return 0;
}

Ihr Versuchsaufbau sollte so beschrieben sein, dass er für sich stehend verständlich ist - gerne mit einem Foto.

Ein Bild laden Sie ins Wiki, indem Sie im Editor in der Knopfleiste auf den kleinen Bildrahmen klicken. In einem neuen Fenster öffnet sich ein Dialog mit einem Dateibaum. Dort navigieren Sie zu “Ihrer” Baustelle (a_mechanik:kippender_besenstiel:gruppenseiten:gruppe305). Anschließend nutzen Sie den Dialog auf der rechten Seite, um Ihr Bild hochzuladen. Mit einem Klick auf die Zeile ihres Bildes erzeugen Sie im Hauptfenster einen Befehl, der das Bild lädt.

Im einfachsten Fall landet ein Bild direkt an der Stelle im Text, an der Sie es eingefügt haben (Siehe de:wiki:syntax#bilder_und_andere_dateien. Hier gibt es einen Überblick, was sonst noch möglich ist.

Für eine Tabelle mit Ihren Messwerten gibt es im oben im Editfenster des Wikis eine Hilfsfunktion. Sie versteckt sich hinter einem Knopf der so aussieht, wie ein hellblauer Taschenrechner.

Hier noch Links zu

• den Grundbefehlen von Dokuwiki,
• lokal installierten Erweiterungen und
• noch mehr lokal installierte Erweiterungen

Zuerst schildern wir den Versuchsaufbau: Als Besenstiel dient der Stiel eines ehemaligen Schneeschiebers, der eine recht homogene Massenverteilung aufweist, und lediglich zwei Bohrungen an einem Stielende aufweist. Diese Bohrungen wurden genutzt, um einen stabilen Faden mit Hilfe einer Schlaufe hindurchzufädeln, der von einem Knoten gestoppt wird: Ziel ist es, den Faden mit Hilfe eines Aufbaus auf einer bestimmten Höhe zu befestigen, sodass mit dem Durchschneiden des Fadens und beim Auftreffen des Stabes auf dem Boden die akustische Stoppuhr ausgelöst wird. Der Vorteil dieses Aufbaus ist es, dass der Stiel beim “Loslassen” stabil steht und keine Reaktionszeit die Messung beeinflusst. Dafür wird im Voraus berechnet, welche Fadenlängen benötigt werden, um die Winkel 5,15,25,35,45 und 70 Grad Startwinkel zu erreichen. Um die Fadenlängen abzumessen, habe ich zuerst ein Maßband ab der Bohrung an den Besenstiel geklebt, und bei den berechneten Längen Markierungen auf dem Stiel angebracht: Anschließend habe ich alle Fäden durch das Bohrloch auf Spannung gezogen und die Markierungen auf die Fäden selbst mit Filzstift übertragen: Um sicherzugehen, dass die richtigen Startwinkel genutzt wurden, habe ich außerdem vorab mit trigonometrischen Eigenschaften berechnet, wie hoch die Fäden angebracht sein müssen, um die Parallelität zum Boden zu gewährleisten. Da der Besenstiel am unteren Ende nicht ganz kugelförmig ist, sondern etwas flacher gekrümmt, gab es je nach Startwinkel Abweichungen von dieser berechneten Höhe, welche durch Kontrolle mit einer Wasserwaage möglichst behoben wurden: Die damit ermittelten Höhen werden an dem Gerüst, einem schweren Bücherregal,mit Klebeband markiert. Anschließend können für die Messung die Fäden auf den gewünschten Höhen mit Schraubzwingen fixiert werden: Für die kleineren Winkel wurde außerdem noch ein Holzbrett in senkrechter Verlängerung an das Bücherregal angebracht: Damit der Stab nicht wegrutscht, wurde zum einen eine Führung mit einem Stück Holz und Schraubzwingen am Gerüst angebracht: Des Weiteren habe ich aus demselben Grund den Stab an einem schief stehenden Stuhl angelehnt, sodass dieser reibungsfrei fallen kann, ohne vor dem Start der Messung wegzurutschen: Um die Messung einer Fallzeit zu starten, wird der Faden dann durchgeschnitten:

FIXMEWie sich erst beim Messen herrausstellte, funktioniert das Prinzip mit dem Schneiden bei den geringeren Winkeln, 5 und 15 Grad, nur schlecht, da bei diesen Winkeln verhältnismäßig wenig Zug auf dem Faden ist. Beim Schneiden kommt es dann dazu, dass der Faden gekrümmt, und der Stiel zuerst in negative Fallrichtung bewegt wird, bevor der Stiel dann umkehrt und fällt. Das wiederum bewirkt, dass die Fallzeit sehr empfindlich gegenüber der Schnittstärke und -Position wird, wodurch gute Messwerte undenkbar sind. Folglich habe ich für diese beiden Winkel eine traditionellere Messung durchgeführt, bei der ich die Fäden an den entsprechenden Höhen lediglich festgehalten und dann, begleitet von einem akustischen Signal für die Stoppuhr, losgelassen habe.

Um den Einfluss des Luftwiderstands auf die Fallzeit qualitativ zu beurteilen, habe ich eine etwa 42,0 cm mal 54,2 cm große Pappe mit Fäden und Klebeband an dem Besenstiel so befestigt, dass sie sich nicht beim Fallen drehen kann. Damit erzielt man den maximalen, annähernd konstanten Luftwiderstand. Aus diesem Grund habe ich außerdem davon abgesehen, die Messung bei 5 oder 15 Grad durchzuführen. Stattdessen habe ich exemplarisch ein paar Messwerte bei 25 und 45 Grad aufgenommen: