Der Versuch wurde durchgeführt von: Louis Prondzynski und Brian Tran
Die Wiki-Seite wurde angelegt am: 30 December 2020 23:29

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;
}

Damit der Versuch durchführbar ist, braucht es einen geeigneten Versuchsaufbau. Es muss sich also überlegt werden, wie der Besenstiel fallen gelassen werden kann, ohne diesem einen extra Schwung zu geben oder abzuberemsen und er darf beim Umfallen nicht wegrutschen. Außerdem muss eine Methode gefunden werden den Winkel φ möglichst genau zu messen um den Fehler möglichst gering zu halten. Zum Schluss braucht es dann noch eine geeignete Methode die Fallzeit T zu bestimmen. Daher wurde wie folgt vorgegangen: Um zuer überprüfen zu können ob der tatsächliche mit dem gewollten Winkel übereinstimmt wurde ein Winkelmesser gebastelt. Dieser sieht wie folgt aus:

Dieser Winkelmesser ist ganz einfach zu bauen und besteht aus einem Geodreieck und einem Faden mit einem Gewicht. Der Faden wird ein einem Ende an das Geodreieck in der Mitte bei 0cm festgemacht (z.B wie hier mit Heiskleber). Am anderen Ende des Faden wird ein Gewicht rangehängt, wobei sich hier für ein (relativ) großes Gewicht von etwa 226g entschieden wurde, denn je schwerer die an dem Faden befässtigte Masse ist deso genauer ist der abzulesende Wert für den Winkel φ. Dieser Wert von φ kann dann ganz einfach vom Geodreieck abgelesen werden (gelbe Linie am Geodreieck) um so seinen Winkel richtig bestimmen zu können. Da der Winkel nun bestimmt werden kann fehlt noch die Fallzeit T. Zur bestimmt der Fallzeit T wurde die akustische Stoppuhr der der Handy-App phyphox vorgeschlagen, allerdings wurde sich hier gegen diese entschieden. Der Grund dafür liegt in der Funktionsweise der akustischen Stoppuhr, welche mit hilfe von zwei akustischn Signalen misst. Das erste Signal deuetet den Start der Messung und das zweite Signal das Ende. Das zweite Signal, dass die Messung stopt ist ganz einfach der Moment bei dem die Stange auf den Boden aufprallt, wodurch es akurat stoppt, aber das erste Akustische Signal muss selber beim fallen lassen der Stange erzwugt werden und hier liegt das Problem. Der Stab muss hier also nicht nur ohne zufügen von Engie losglassen werden, sondern es muss genau zur selben Zeit auch noch ein akustisches Signal erzeugt werden, was nicht ganz so einfach mit dem timing ist. Deshalb wurde sich hier für eine andere Variante Entschieden, die Messungen wurde mit Hilfe des Slo-Mo Effeckts einer Kamera gemacht. Dabei ist in der Slo-Mo aufnahem neben den kippenden Stab auch noch eine Stoppuht zu sehen. So kann geschaut werden zu welcher Zeit der Stab losgelassen wurde und zu welcher Zeit der Stab auf den Boden aufgeprallt ist. Aus der Differenz der beiden Zeiten lässt sich dann die Fallzeit T bestimmen. Zuletzt wurde darauf geachtet, dass der Stab auf einer rutschfesten Untergrund stand, hier wurde einmal eine Yoga-Matte und einmal Rasen als Unterlgrund verwendet.

Bei der Versuchsdurchführung wurde wie folgt vorgegangen: Der Stab wurde per Hand um den Winkel φ ausgelenkt, wobei mit Hilfe des Winkelmesser der Winkel φ überprüft wurde. Dabei wurde der Stab mit möglichst wenig Kontankt an der Stelle festgehallten, sofern es möglich war (bei den kleineren Stäben) nur an der Spitze mit einer Fingerspitze. Durch leichtes Anheben verlieft die Fingerspitze und der Stab fällt mit nahe zu garkeiner zugefügten Energie um. Dieses wurde dann mit Hilfe einer Kamera gefilmt, wodurch die Auswertung der Fallzeit durch bestimmen der Start- und Stoppzeit ermöglicht wurde. Zuerst wurde noch einmal die Unabhängigkeit der Masse experimentell verifiziert, indem ein Stab mit der Länge 112cm bei drei verschiedenen Massen m bei selben Winkel mehrfach fallen gelassen wurde (siehe Tabelle a bis e). Danach wurde aus Interesse unter dem selben Winkel nochmal mehrer Stäbe mit verschiedenen Längen l fallen gelassen. Zum Schluss ging es dann um die genauere Messung des Einfluss des Startwinkels φ auf die Fallzeit T bei zwei verschiedenen Längen, wobei die Längen l=112cm und l=238,1cm entschiedene wurde. Es wurde der selbe Winkel φ jeweils fünf mal gemessen (siehe Tabelle 1 und Tabelle 2).

Die Durchführung des Experiments sieht für eine Beispielhafte Messung mit den Stäben der Länge 112cm und 238,1cm wie folgt aus:

Zum Schluss ging es um de Einfluss der Luftreibung auf die Fallzeit T, welcher ebenfalls untersucht werden sollte. Dafür wurde der Stab der Länge 112cm mit einer Masse m von 542g gleichzeitig mit einem Stab der selben Länge aber vergleichsweisen geringen Masse m=97g fallen gelassen. Die Durchführung sieht viel Folgt aus:

Extra Tabellen zur experimentellen Bestimmung des Einflusses der Masse m auf die Fallzeit t

Tabelle a.: Messsung mit einem Stab der Masse m =234g, bei einer Länge von 112cm

Tabelle b.: Messsung mit einem Stab der Masse m =425g, bei einer Länge von 112cm

Tabelle c.: Messsung mit einem Stab der Masse m =542g, bei einer Länge von 112cm

Extra Tabellen zur experimentellen Bestimmung des Einflusses der Länge l auf die Fallzeit t

Tabelle d.: Langes stäbchen der Länge l=40cm (nicht die selbe Form wie ein Besenstiel)

Tabelle e.: Kurzes stäbchen der Länge l=23,6cm

Tabelle f.: Weiße Latte der Länge l=94,9cm (nicht die selbe Form wie ein Besenstiel)

Tabelle g.: Stange der Länge l=57,2cm

Tabelle h.: Stange der Länge l=84,8cm

Tabellen zur experimentellen Bestimmung des Einflusses des Startwinkels φ auf die Fallzeit t

Tabelle 1. : Stab der Länge l=112cm

Tabelle 2. : Stab der Länge l=238,1cm

Hier noch Links zu

• den Grundbefehlen von Dokuwiki,
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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.