Der Versuch wurde durchgeführt von: Bjarne Knut Herrmann und Jan Klenke
Die Wiki-Seite wurde angelegt am: 5 January 2021 16:10

Für die Messungen wurden verwendet ein 1,17m langer Kunststoff Besenstiel und ein 87 cm langer Wischmop mit defekter Teleskop-Funktion. Diese nicht geraden optimalen “Besenstiele” sind leider die einzigen mit zur verfügung stehenden Objekte. Um die Nachbarn nicht zu stüren wurde das ganze auf einer Jogamatte durchgeführt und um den Winekl abzumessen wurde eine Winkelanzeige auf ein blatt papier gedruckt und im Rotationspunkt des Objektes an der Wand befestigt (siehe Bilder ).

Anschließend habe ich ein video von mir aufgenommen in welchem ich die Besenstiele 5 mal hintereinadner auf den gleichen Winkel gebracht habe und anschließend fallen ließ. Da nur 2mb gorße dateien erlaubt sind kann ich eines der Acht über 50 mb großen Videos hier nicht einfügen.

Anschließend habe ich in Davinci Resolve (Einem videoschnitt Programm) die Videos in ihre einzelden Experimente geschnitten. dann habe ich über das video ab dem Frame geschnitten an welchem ich den Stiel loslasse und wo der stiel auf der matte aufkommt. Beim aufkommen war hilfreich, das an der AUdiospur klar erkennbar war wann der stab auftrifft.

Anchließend wurde die länge der einzelnden abschnitte genmessen (Bild). Auf dem Bild wird gerade “Video 2” gemessen, und wie oben echts zu sehen ist, ist er 24 Frames lang. Dabei wurden alle aufnahmen bei 30 Frames per Second gemacht.

Dieser Vorgang wurde mit allen Clips durchgeführt und und Tabellarisch aufgenommen.

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.

besenstiel.py

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Tue Jan  5 15:49:07 2021
 
@author: bjarne
"""
 
import math
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
#Initialbedingungen
phi0=0.25                   #Anfangswinkel in rad
l=1.45                      #Länge des Stabes in m
g=9.81                      #erdbeschleunigung in m/s^2
 
#Definition Parameter tau
 
def tau():
 
    tau = math.sqrt(2*l/(3*g))
 
    return tau
 
#Solver
 
def solve(phi0,tmax,steps):
 
    sol = list()
 
    sol.append([0,phi0,0,math.sin(phi0) / (tau()**2)])
 
    tstep = tmax / steps
 
    for e in range(steps):
        ddotphi = math.sin(sol[len(sol)-1][1]) / (tau()**2)
 
        dotphi = sol[len(sol)-1][2] + tstep * sol[len(sol)-1][3]
 
        phi = sol[len(sol)-1][1] + tstep * sol[len(sol)-1][2]
 
        sol.append([sol[len(sol)-1][0]+tstep,phi,dotphi,ddotphi])
 
        if phi>=math.pi/2:
 
            break
 
    return np.array(sol)
 
 
 
#Berechnung der Fallzeit für verschiedene Anfangswinkel
philist=np.linspace(0.2,1.2,100,endpoint=False)       
def falltime():
 
    timelist = list()
 
    for i in range(len(philist)-1):
 
        timelist.append([philist[i],solve(philist[i],10,10000)[len(solve(philist[i],10,10000))-1][0]])
 
    return np.array(timelist)
 
 
 
 
#Erstellung des Plots        
path='D:/Studium/Praktikum2python'   	#Speicherpfad     
#Achseneinstellungen
xstart=0		#Anfang der x-Achse
xend=1.4		#Ende der x-Achse
xticks=xend/7		#Unterteilung der Achsen
ystart=0		#Anfang der y-Achse
yend=1			#Ende der y-Achse
#Bildeinstellungen
plt.figure(figsize=(20,10), dpi=100)
plt.grid(True)
plt.axis([xstart,xend,ystart,yend])
plt.title('Lösung für den Winkel')                              
plt.xticks(np.arange(xstart,xend,xticks))
 
 
plt.plot(falltime()[:,0], falltime()[:,1], markersize=0.5)	#zu plottendes Array
plt.legend(['numerische Lösung'])        			#Legende
plt.xlabel('$\phi$ in rad')                              	#Beschriftung x-Achse
plt.ylabel('Zeit in s')                              		#Beschriftung y-Achse
plt.savefig(path+'/timeplot.jpg')               		#Dateiname
plt.close    

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:gruppe311). 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