gA P3.1 Periodendauer

E01.01: Bauen Sie den Grundaufbau mit der Bodenplatte, zwei vertikalen und einer horizontalen Stange auf. Befestigen Sie in der vereinbarten Weise zwei unterschiedliche Federn an der horizontalen Stange. Dokumentieren Sie den Versuchsaufbau mit einem Foto.

Befestigen Sie an einer Feder eine Masse und messen Sie die Periodendauer des Feder-Masse-Pendels. Wiederholen Sie die Messung mit beiden Federn und jeweils 3 verschiedenen Massen.

Vergleichen Sie Ihre Messung mit der Formel: \(T = 2 \pi \cdot \sqrt{\cfrac{m}{D}}\)

mit: \(T\) = Periodendauer, \(m\) = Masse, \(D\) = Federkonstante

E01.02: Filmen Sie einen Schwingungsvorgang mit dem Handy. Lesen Sie aus dem Film hinreichend viele Messpunkte innerhalb von zwei Perioden aus und erstellen Sie ein Auslenkungs-Zeit-Diagramm. Bestimmen Sie für den beobachteten Schwingungsvorgang die Amplitude \(A\) und die Periodendauer \(T\).

Erstellen Sie mit Hilfe der Formel \(y(t) = A \cdot sin(\omega \cdot t) = A \cdot sin(\frac{2 \pi}{T} \cdot t)\) eine Wertetabelle für den beobachteten Schwingungsvorgang und tragen Sie die berechneten Werte in das gleiche Diagramm wie die Messwerte aus der Videoanalyse ein. Vergleichen Sie die beiden Kurven.

E02.01: Bauen Sie den Grundaufbau mit der Bodenplatte, zwei vertikalen und einer horizontalen Stange auf. Befestigen Sie in der vereinbarten Weise ein Massenstück mit einem Faden an der horizontalen Stange. Dokumentieren Sie den Versuchsaufbau mit einem Foto.

Messen Sie die Periodendauer des Faden-Pendels. Wiederholen Sie die Messung mit 3 verschiedenen Fadenlängen und jeweils 3 verschiedenen Massen.

*Vergleichen** Sie Ihre Messung mit der Formel: \(T = 2 \pi \cdot \sqrt{\cfrac{L}{g}}\)

mit: \(T\) = Periodendauer, \(L\) = Fadenlänge, \(g\) = Ortsfaktor

E02.02: Filmen Sie einen Schwingungsvorgang mit dem Handy. Lesen Sie aus dem Film hinreichend viele Messpunkte innerhalb von zwei Perioden aus und erstellen Sie ein Auslenkungs-Zeit-Diagramm. Bestimmen Sie für den beobachteten Schwingungsvorgang die Amplitude \(A\) und die Periodendauer \(T\).

Erstellen Sie mit Hilfe der Formel \(y(t) = A \cdot sin(\omega \cdot t) = A \cdot sin(\frac{2 \pi}{T} \cdot t)\) eine Wertetabelle für den beobachteten Schwingungsvorgang und tragen Sie die berechneten Werte in das gleiche Diagramm wie die Messwerte aus der Videoanalyse ein. Vergleichen Sie die beiden Kurven.

Im Experimentierkasten finden Sie einen Kraftmesser, der an ein Oszilloskop angeschlossen werden kann. Mit Hilfe des Kraftmessers und dem Oszilloskop sollen Sie die Periodendauer bzw. Frequenz eines Feder-Masse-Pendels bestimmen.

E03.01: Bauen Sie den Grundaufbau mit der Bodenplatte, zwei vertikalen und einer horizontalen Stange auf. Befestigen Sie in der vereinbarten Weise den Federkraftmesser an der horizontalen Stange. Dokumentieren Sie den Versuchsaufbau mit einem Foto.

Verbinden Sie den Federkraftmesser mit dem Klinken-Anschluss A des MEC Boards. Verbinden Sie den Koaxial-Anschluss A mit dem Oszilloskop. Verbinden Sie den \(\Delta \phi_\text{AB}\)-Anschluss mit einem Zeiger-Voltmeter.

Befestigen Sie am Kraftmesser eine Feder und bringen Sie an der Feder Masse-Stücke an. Bringen Sie das Feder-Masse-Pendel in Schwingung. Beobachten Sie das Voltmeter, wenn die Messanordnung funktioniert, sollten Sie einen Ausschlag des Zeigers in der Einstellung "0,6 V-" beobachten.

Schalten Sie das Oszilloskop ein. Suchen Sie eine geeignete Skalierung der Spannung in y-Richtung und eine geeignete Skalierung in x-Richtung, so dass Sie mindestens eine Periode der Sinuskurve der U-t-Kurve auf dem Oszilloskop sehen. Drücken Sie den rechten Knopf auf dem Oszilloskop, um das Bild einzufrieren. Machen Sie ein Foto der Anzeige, das Sie in Ihr Protokoll einbauen. Lesen Sie die Frequenz vom Display ab und bestätigen Sie die Frequenz durch eine Auswertung der Sinuskurve. Berechnen Sie aus der abgelesenen Frequenz \(f\) die Periodendauer \(T\) mit Hilfe der Formel \(f = \frac{1}{T}\).

Wiederholen Sie die Bestimmung der Periodendauer mit Hilfe des Oszilloskops für beide Federn mit jeweils 3 Massen.