Der Versuch wurde durchgeführt von: Elena Teunissen und Patrick Kotzias
Die Wiki-Seite wurde angelegt am: 4 January 2021 11:14

Versuchsaufbau:

Die Gradskala, um den Stab im richtigen Neigungswinkel fallen zu lassen, wurde zunächst mittels Lot, Wsserwaage, Lineal und Stift an einer Wand konstruiert. Dazu wurde zunächst eine lotrechte Linie mittels einer Wasserwaage an der Wand gezogen und mit einem Lot überprüft, ob die Genauigkeit der Wasserwaage für die lotrechte Linie ausgereicht hat. Anschließend wurde ein Nagel an die Stelle geschlagen, wo die Linie den Fußboden trifft, ein Band mit einem Stift an diesem befestigt und ein Viertelkreis mit einem Radius von einem Meter gezogen. Um den Kreisbogen von der lotrechten Linie aus in Abschnitte von je 10° zu teilen, wurde im vorhinein die Länge der Kreissehne eines Kreisabschnittes mit Mittelpunktswinkel δ = 10° und r = 1m berechnet. Dieser Wert (17,43 cm) wurde von der lotrechten Linie aus mit einem Lineal auf dem Kreisbogen abgetragen. Die Markierungen auf dem Kreisbogen wurden mit dem Mittelpunkt des Kreises verbunden, um eine deutlich sichtbare Skala zu erhalten. Auf dem Boden wurde eine Matte platziert, um ein Zurückprallen des Stabes vom Boden zu unterbinden.

Foto:

Durchführung:

Der Versuch wurde von zwei Personen durchgeführt, um ein möglichst genaues Messergebnis zu erhalten. Person A hat den Stab im jeweiligen Neigungswinkel festgehalten. Person B hat in die Hände geklatscht, was zum einen als akustisches Signal die Fallzeitmessung mit der App “PhyPhox” gestartet hat und zum anderen Person A daraufhin veranlasst hat den Stab loszulassen. Nach ein paar Probeversuchen wurden für die Startwinkel φ0 von 0° bis 60° in zehngrad Schritten je fünf Fallzeitmessungen durchgeführt.

Foto:

Länge Stab: 1,136 m

Versuchsaufbau:

Als erstes wurde mithilfe eines Lasers mit eingebauter Wasserwage eine Lotrechte an die Wand und auf den Fußboden geworfen. An diese Stellen wurde Klebeband als Zeichenunterlage geklebt und anschließend die Linien mit Geodreieck und Stift nachgezeichnet.

Dann wurde der Lasen neu Ausgerichtet und so positioniert, dass bei einer Drehung des Lasers die Endkante des Lasers an der auf dem Boden aufgezeichneten Linie stationär blieb. Anschließend wurde der Laser in 10° Schritten rotiert und die Linien ebenfalls mit Geodreick und Stift auf Klebeband aufgezeichnet. Mit einer Schnur und einem Stift wurde nun ein Radius in Stablänge von dem Punkt aus gezeichnet an dem der Stab den Boden berührte um die genaue Position zu Markieren an der der Stab losgelassen werden musste.

Durchführung:

Die Messungen wurden von einer Person durchgeführt. Die Online-Stoppuhr wurde in selben Moment betätigt, indem der Stab losgelassen wurde. Für jeden der 10° Schritte wurden fünf Fallzeitmessungen durchgeführt.

Länge: 1,245 m

Numerische Lösung mit Computerprogramm Die Idee des Zeitschrittverfahrens ist es, auf numerische Art und Weise die Anfangswertprobleme von Differentialgleichungen zu lösen. Die Zeitschritte definieren bestimmte Stellen zwischen denen durch lineare Funktionen eine Näherung gemacht wird. Die Schrittzahl kann in diesem Verfahren unterschiedlich variiert werden, jedoch wird die Näherung bei zu großen Schritten d.h. bei zu geringer Schrittzahl sehr ungenau. Bei einer großen Anzahl an Schnitten entspricht die Näherung an einem gewissen Punkt der gesuchten Funktion. Der Endwinkel ist der Winkel an dem der Stab auf dem Boden aufkommt. Dies sind 90° oder 1,57rad. Wie in unserer Tabelle zu erkennen, trifft der Stab nach fast 81 Zeitschritten oder 0,81 Sekunden auf dem Boden auf.

Länge L des Stabes: 1,45m

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:gruppe302). 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