Kippender Besenstiel

In dem Versuch wird der kippende Besenstiel betrachtet. Der Besenstiel wurde in einem bestimmten Winkel (0°≤φ≤45°) jeweils fallen gelassen, wobei zur Zeitmessung der Fallzeit die App “PhyPhox” genutzt wurde. Dabei wurde zeitgleich mit dem Loslassen des Besenstiels “LOS” gesagt, um die akustische Stoppuhr zu starten. Durch den Aufprall wurde diese Stoppuhr wieder pausiert. Da die Mindestverzögerung auf 0,1s gestellt wurde, wurden Echogeräusche verhindert. Der Aufbau wird im folgenden Bild dargestellt.

Einfluss der Besenlänge

Der Stab ist größenverstellbar und so konnte die Größe für den Versuch frei variiert werden. In dem folgenden Bild lässt sich unsere Mitschrift aus dem 1. Experiment wiederfinden, das wie im Skript beschrieben durchgeführt wurde. Dabei wurde der Besenstiel in verscheidenen Winkeln fallen gelassen, die in 2,5° Schritten variiert wurden. Es wurde für jeden Winkel 5 Wiederholungen durchgeführt. Das Experiment wurde außerdem mit zwei verscheidenen Besenlängen durchgeführt. Es ergaben sich folgende Messwerte:

Einfluss der Reibungsfläche

In dem 2. Experiment wurden an den Besenstiel mehrere DinA4 Blätter angebracht, um die Reibungsfläche zu variieren. Dabei wurden 0-4 Blätter an dem Besenstiel angebracht und dieser wurde im Winkel von 22,5° jeweils 5 mal fallen lassen. Die zusätzliche Reibungsfläche wurde wie folgt angebracht.

Dazu ergaben sich die hier dargestellten Messwerte.

Computerprogramm

Das Computerprogramm wurde mit Mathematica erstellt. Das Programm berechnet in Zeitschritten von 0,01s, wie weit der Stab schon gefallen ist. Nach einem Winkel von Pi/2 wird die Berechnung abgebrochen, da dann der Stab auf dem Boden auftrifft. Das Programm funktioniert wie folgt: die Beschleunigung, Fallgeschwindigkeit und der Winkel werden in Abhängigkeit von den Anfangswerten berechnet. Dann werden die Anfangswerte durch die daraus berechneten Werte ausgetauscht und die Iteration beginnt von neuem bis der Winkel Pi/2 erreicht wird. Somit lässt sich das folgende Programm schreiben:

Die in der zum Schluss dargestellten Werte aus der Liste im Mathematicaprogramm stellen die zu erwartende Ergebnisse der Messung dar, da die Werte die Fallzeiten in Abhängigkeit vom Winkel in 2,5° Schritten darstellen.

Korrektur

Syntax und Funktionen im Wiki

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