Bei diesem Versuch ist der freie Fall mit Hilfe eines Kugelfallgerätes zu messen.
Dies wird durchgeführt, indem man die Fallzeit einer Kugel in Abhängigkeit
von ihrer Höhe bestimmt. Mit diesem Versuch soll bewiesen werden, dass der
freie Fall auf einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung basiert. Außerdem ist
die Fallbeschleunigung g zu ermitteln. Bei dieser Versuchapparatur soll die Fallzeit einer Kugel in Abhängigkeit von
ihrer Höhe bestimmt werden. Der Versuchsaufbau erfolgt
nach Abbildung 1 des Kugelfallgerätes. An
dem Kugelhalter wird eine Kugel eingespannt und mit
dem „Knopf“ zum halten der Kugel festgehalten. Lässt man
selbigen los, so wird die Kugel im freien Fall auf den Erdmittelpunkt
beschleunigt. Direkt beim „Austreten“ der Kugel aus dem Kugelhalter wird der
Schalter S1 ausgelöst und die elektronische Stoppuhr, die die Zeit auf eine
tausendstel Sekunde genau misst, wird gestartet. Nach kurzer
Zeit trifft die Kugel nun auf den Teller auf. Der Teller wird durch
die Kugel hinuntergedrückt und der Schalter S2 wird betätigt.
Durch den Schalter S2 wird die elektronische
Stoppuhr gestoppt, und man erhält die Zeit,
die die Kugel für den freien Fall aus der bestimmten
Fallhöhe benötigt hat. Die Fallhöhe wird per Kurbel am
oberen Teil des Versuchsaufbaus über ein Gewinde eingestellt. An der
Höhenanzeige ist die jeweilige Höhe abzulesen. [...]
Inhaltsverzeichnis
1. Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung
2. Grundlagen
3. Berechnungen
4. Fehlerdiskussion
Zielsetzung und Themen
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der experimentellen Bestimmung der Erdbeschleunigung g mittels eines Kugelfallgeräts. Das primäre Ziel ist es, den freien Fall als gleichmäßig beschleunigte Bewegung zu verifizieren und den lokalen Wert der Fallbeschleunigung für den Standort Soest unter Berücksichtigung geographischer Faktoren zu ermitteln.
- Experimentelle Messung der Fallzeit in Abhängigkeit von der Fallhöhe
- Theoretische Herleitung der gleichmäßig beschleunigten Bewegung
- Berechnung der Fallbeschleunigung anhand der Steigung von Zeit-Weg-Diagrammen
- Vergleich der experimentellen Daten mit theoretischen Normwerten
- Diskussion systematischer und zufälliger Messfehler
Auszug aus dem Buch
1. Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung
Bei dieser Versuchapparatur soll die Fallzeit einer Kugel in Abhängigkeit von ihrer Höhe bestimmt werden. Der Versuchsaufbau erfolgt nach Abbildung 1 des Kugelfallgerätes. An dem Kugelhalter wird eine Kugel eingespannt und mit dem „Knopf“ zum halten der Kugel festgehalten. Lässt man selbigen los, so wird die Kugel im freien Fall auf den Erdmittelpunkt beschleunigt. Direkt beim „Austreten“ der Kugel aus dem Kugelhalter wird der Schalter S1 ausgelöst und die elektronische Stoppuhr, die die Zeit auf eine tausendstel Sekunde genau misst, wird gestartet. Nach kurzer Zeit trifft die Kugel nun auf den Teller auf. Der Teller wird durch die Kugel hinuntergedrückt und der Schalter S2 wird betätigt. Durch den Schalter S2 wird die elektronische Stoppuhr gestoppt, und man erhält die Zeit, die die Kugel für den freien Fall aus der bestimmten Fallhöhe benötigt hat. Die Fallhöhe wird per Kurbel am oberen Teil des Versuchsaufbaus über ein Gewinde eingestellt. An der Höhenanzeige ist die jeweilige Höhe abzulesen.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung: Dieses Kapitel erläutert die apparative Anordnung des Kugelfallgeräts und die methodische Vorgehensweise zur präzisen Erfassung der Fallzeiten in Abhängigkeit von verschiedenen Fallhöhen.
2. Grundlagen: Hier werden die physikalischen Prinzipien des freien Falls, die Massenanziehung sowie die mathematischen Zusammenhänge der gleichmäßig beschleunigten Bewegung dargelegt.
3. Berechnungen: In diesem Teil wird die Erdbeschleunigung durch die Auswertung der Steigung in einem h-t²-Diagramm rechnerisch bestimmt und der Wert für den Standort Soest ermittelt.
4. Fehlerdiskussion: Dieses Kapitel analysiert mögliche systembedingte und zufällige Messabweichungen, wie z.B. geographische Standortfaktoren oder Parallaxefehler bei der Höheneinstellung.
Schlüsselwörter
Freier Fall, Erdbeschleunigung, Kugelfallgerät, gleichmäßig beschleunigte Bewegung, Fallzeit, Fallhöhe, Massenanziehung, Normfallbeschleunigung, Fehlerdiskussion, Systemfehler, Parallaxefehler, Soest, Physik, Kinematik, Beschleunigung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der physikalischen Untersuchung des freien Falls, um die Erdbeschleunigung g experimentell zu bestimmen.
Was sind die zentralen Themenfelder der Analyse?
Die zentralen Themen sind die Kinematik des freien Falls, die mathematische Modellierung gleichmäßig beschleunigter Bewegungen und die standortbezogene Berechnung der Gravitation.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Hauptziel ist der Nachweis, dass der freie Fall eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung darstellt, sowie die Ermittlung des lokalen Wertes für die Fallbeschleunigung g.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zur Anwendung?
Es wird eine experimentelle Messreihe mit zehn verschiedenen Fallhöhen durchgeführt, deren Ergebnisse grafisch in einem Diagramm aufbereitet und rechnerisch ausgewertet werden.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden der apparative Aufbau, die physikalischen Grundlagen der Newtonschen Mechanik und die mathematische Auswertung mittels Steigungsanalyse beschrieben.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am besten?
Die Arbeit ist durch Begriffe wie Freier Fall, Erdbeschleunigung, Kinematik, Messfehler und Standortspezifische Gravitation charakterisiert.
Warum ist der Standort Soest für die Berechnungen relevant?
Da die Erdbeschleunigung von der geographischen Breite und der Höhe über dem Meeresspiegel abhängt, muss der Wert für Soest spezifisch berechnet werden, da er vom Schweizer Normort Zürich abweicht.
Welche Fehlerquellen werden bei der Fehlerdiskussion besonders hervorgehoben?
Besonders betont werden der systematische Fehler durch die geographische Standortabweichung sowie zufällige Fehler durch Parallaxe bei der Ablesung und mechanische Einflüsse durch den Teller-Schalter.
- Quote paper
- Dipl.-Ing. (FH) Daniel Diers (Author), 2002, Der freie Fall, Bestimmung der Erdbeschleunigung g, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/20078
