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Besenstiel -- gruppe320

Der Versuch wurde durchgeführt von: Anika Jewst und Tristan Vollbrecht
Die Wiki-Seite wurde angelegt am: 26 December 2020 10:07

Versuchsaufbau und Durchführung

Der Versuch wurde für zwei unterschiedliche Stäbe durchgeführt. Die 1.Messung fand mit Hilfe eines Besenstiels der Länge l=1,32m statt. Für 5 unterschiedliche Startwinkel wurde jeweils 5 mal die Kippzeit des Stabes mit einer akustischen Stoppuhr (von phyphox) vermessen. Der Aufbau war dabei folgender:

Der Besenstiel wurde zunächst gegen die Wand gelehnt, damit er beim Kippen nicht wegrutschen kann. Dann wurden mit einer Wasserwaage die jeweiligen Winkel bestimmt und der Besen nach diesen ausgerichtet. Durch ein Signal, Klopfen gegen die Wand, wurde der Besen losgelassen und die Messung gestartet. Durch das Geräusch beim Auftreffen auf den Boden wurde dann die Zeit gestoppt und die Werte notiert.

Die 2.Messung wurde mit einem Besenstiel der Länge l=1,40m durchgeführt. Es wurden wie bei der ersten Messung 5 unterschiedliche Startwinkel angenommen. Zu jedem Winkel wurden ebenfalls 5 Messungen mit der akustischen Stoppuhr (von phyphox) durchgeführt. Der Aufbau war dabei folgender: Die Durchführung der Messung war allerdings etwas anders. Es wurde ein Wischmob mit Gelenk verwendet. Dieser wurde auf dem Boden fixiert und die Stange mittels einer Winkelskala entsprechend ausgerichtet. Die Stange wurde in der entsprechenden Position gehalten und bei einem akustischen Signal fallen gelassen. Die Messung wurde gestartet und mit dem aufknallen auf dem Boden gestoppt. Anschließend wurden die Messwerte notiert und ein Mittelwert, so wie eine Standardabweichung ermittelt.

Aufgenommene Messwerte

1.Messung (l=1,32m)

Winkel in rad Messung 1 Messung 2 Messung 3 Messung 4 Messung 5 Mittelwert
0,26 0,904 0,723 0,904 0,793 0,782 0,8212
0,52 0,702 0,706 0,680 0,733 0,785 0,7212
0,78 0,599 0,602 0,699 0,591 0,583 0,6148
1,05 0,535 0,508 0,462 0,465 0,471 0,4882
1,31 0,4 0,379 0,421 0,406 0,342 0,3898

2.Messung (l=1,40m)

Winkel in rad Messung 1 Messung 2 Messung 3 Messung 4 Messung 5 Mittelwert Standardabweichung
0 1,164 1,187 1,272 1,11 1,178 1,1822 0,052247105
0,26 0,95 0,839 0,875 0,932 0,815 0,8822 0,051982305
0,52 0,792 0,741 0,852 0,765 0,765 0,783 0,038089369
0,78 0,589 0,612 0,622 0,631 0,618 0,6144 0,014122323
1,05 0,459 0,512 0,49 0,456 0,523 0,488 0,027092434
1,31 0,421 0,403 0,4 0,432 0,401 0,4114 0,012846789

Untersuchung der Luftreibung

Um zu untersuchen wie sich der fallende Besenstiel bei unterschiedlichen Luftwiderstand verhält haben wir uns folgendes überlegt. Wir haben an unserem Besenstiel ein einfaches 80gramm schweren DinA4 Blattpapier mit zwei Streifen Packetband geklebt. Das Papier haben wir an drei unterschiedlichen Stellen an dem Besenstiel befestigt. Somit konnten wir herausfinden, was passiert, wenn die Fläche Somit konnten wir messen, wie stark der Besen abgebremst wird durch das Papier an den unterschiedlichen Stellen.

Winkel in rad Position Blatt Messung 1 [s] Messung 2 [s] Messung 3 [s] Messung 4 [s] Messung 5 [s] Standardabweichung Mittelwert [s] Differenz zu ohne Blatt [s] Prozentuale Zunahme
0 oben 1,561 1,45 1,49 1,57 1,53 0,050201594 1,5202 0,338 28,60%
0 mitte 1,324 1,227 1,289 1,257 1,359 0,05236602 1,2912 0,109 9,22%
0 unten 1,205 1,198 1,234 1,212 1,189 0,017038192 1,2076 0,0254 2,15%

Computerprogramm

Unsere Aufgabe war es ein Programm zu entwickeln, dass das Zeitschrittverfahren nutzt, um eine numerische Lösung der Differentialgleichung zu berechnen. Wir haben diese Aufgabe mit Excel gelöst und haben uns für die einzelnen Berechnungsschritte an der Beschreibung aus der Anleitung orientiert. So müssen zunächst Anfangsbedingungen festgelegt werden, aus denen dann die neuen Werte für Beschleunigung, Geschwindigkeit und Winkel berechnet werden können. Dafür haben wir dann folgendes Programm geschrieben:

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