Drehschwingung -- Gruppe 345

Der Versuch wurde durchgeführt von Arne Noglik und Leon Dreyer

Bevor wir beginnen konnten, haben wir einige Überlegungen angestellt, wie wir den Versuch am besten aufbauen sollten. Hierzu haben wir uns überlegt, wie wir ein Objekt gut befestigen können obwohl es frei schwingt. Dies haben wir bewerkstelligt, indem wir eine kleine Leiter genutzt haben, wo wir unsere Objekte zwischen aufhängen konnten (siehe Bilder). Dadurch konnten wir auch unser zweites Problem, die Winkelmessung lösen, indem wir unter die Leiter einen Einheitskreis gelegt haben und mit einem Winkel darauf die Auslenkung bestimmt haben. Als letztes benötigten wir ein Objekt, von welchem wir das Trägheitsmoment berechnen können. Hierbei sollte es eine möglichst homogene Masseverteilung besitzen. Wir entschieden uns für einen Hohlzylinder in Form eines Rohrs. Notiz: Die Winkelmessung hat sich im verlaufe des Versuches als hinfällig erwiesen.

Für weitere Berechnungen benötigten wir auch die Dicke und die Länge des Drahtes/der Drähte, sowie das Gewicht, Länge und Dicke des Rohrs.

Wir haben erst nach dem Versuch verstanden, dass die Periodendauer nicht von dem Auslenkungswinkel abhängt, wir haben immer eine auslenkung von 90 Grad gewählt um vergleichbarkeit zu wahren. Wenn wir den Zylinder mehr ausgelenkt hätten, dann hätte er sich einfach schneller gedreht und somit die gleiche Periodendauer gehabt wie bei 90 Grad. Vorteil war aber, dass wir dadurch den Zylinder sehr ruhig halten mussten, um die 90 Grad Auslenkung zu erhalten und so wenig schwingung in andere Richtungen hatten.

Die Zeiten für unsere Periodendauer haben wir bekommen, indem wir die Schwingung mit einem Handy gefilmt haben. Das hierdurch bekommene Video haben wir dann mit Hilfe eines Videoprogrammes in Zeitlupe analysiert und die Zeit für alle Schwingungen genommen. Die Zeitlupe war zwar in der Lage, das Video auf drei Nachkommastellen genau zu strecken, aber dort konnten wir nicht wirklich auf Tausendstel erkennen, wann sich die drehenden Objekte genau umgedrehthaben. Aufgrund dessen nehmen wir hier dann einen Fehler von einem Hundertstel an.

Unsere Messwerte sind somit dann gegeben durch:

(Fehler der Messschiebers: eine halbe Skaleneinheit)

Saitendicke Saite 1: 0,075cm+-0,05cm

Saitendicke saite 2: 0,04cm+-0,05cm

Länge Rohr: 14,3cm+-0,05cm

Dicke Rohr: 3,4cm+-0,05cm

Wanddicke Rohr: 0,3cm+-0,05cm

(Fehler der Waage: eine Skaleneinheit - genauer zu wiegen ging leider nicht)

Gewicht Rohr: 324g+-1g

(Fehler für Zollstock/Winkel: eine Skaleneinheit)

Den Fehler für unsere Zeitmessung nehmen wir mit 0,01s an, also einer Skaleneinheit, sowie den Fehler für die gemessenen Saitenlängen mit 0,1cm angenommen. Für die Messungen des Rohres sowie der Saitendicke nehmen wir einen Fehler von 0,05cm an, da wir hierführ statt des Zollstocks einen Messschieber verwendet haben.

Als andere Varianten haben wir erst einen Faden sowie ein Gummi von einer Gesichtsmaske benutzt, was aber fehlgeschlagen ist. Wir entschieden uns also für die zweite Saite, die wir erhalten haben. Hierbei ergabeen unsere Messungen:

Dicke Saite 2: 0,04cm

Hier sind die Messfehler die selben wie schon unter der ersten Tabelle genannt.

Hier sollten wir an unseren Draht weitere Objekte unserer Wahl hängen. Mit den Ergebnissen der Messungen sollen wir dann die Trägheitsmomente bestimmen. Als Objekte haben wir einen Schuh und einen Zollstock verwendet. Hier haben wir den selben Aufbau und die selbe Techniken wie zuvor verwendet, um die Periodendauer, sowie Gewichte und Längen zu messen.

Gewicht Schuh: 267g+-1g

Länge Schuh: 35cm+-0,2cm

Gewicht Zollstock: 112g+-1g

Länge Zollstock: 41,6cm+-0,2cm

Als Messwerte bekamen wir dann:

Den Fehler für unsere Zeitmessung nehmen wir mit 0,01s an, also einer Skaleneinheit, sowie den Fehler für die gemessenen Saitenlängen mit 0,1cm angenommen. Für die Messungen des Rohres sowie der Saitendicke nehmen wir einen Fehler von 0,05cm an, da wir hierführ statt des Zollstocks einen Messschieber verwendet haben.