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a_mechanik:drehschwingungen:gruppenseiten:gruppe310:start [13 January 2021 14:22] – [Experimente] erinfeldkempera_mechanik:drehschwingungen:gruppenseiten:gruppe310:start [22 January 2021 21:11] (current) – arthurwohlfahrt
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 ===== Drehschwingungen - Gruppe 310 ===== ===== Drehschwingungen - Gruppe 310 =====
 +Hier soll die Versuchsdurchführung zu Drehschwingungnen an einem Draht, bzw. einer Gitarrensaite dokumentiert werden.
  
-==== theoretische Grundlagen ==== 
  
-==== Experimente ====+==== Aufbau 1 ==== 
 +Die Gitarrensaite hat laut Hersteller eine Dicke von 1.09 mm, was wir auch nachmessen konnten. Für alle weiteren Längenmessungen verwenden wir Unsicherheiten von 1mm. 
 +Wie wir später feststellen mussten, besteht unsere Gitarrensaite nicht vollständing aus Stahl, sondern aus Silber, das um einen Nylonkern aufgewickelt ist. Wir erwarten daher ein geringeres Torsionsmodul, als bei einer puren Stahlsaite. 
 +{{:a_mechanik:drehschwingungen:gruppenseiten:gruppe310:home2_saite.jpg?direct&600|}}
  
-=== Aufbau Experimente mit Draht ===+== Aufhängungen == 
 +An einem Ausleger wurde die Gitarrensaite mittels Schraubzwinge eingespannt. Dabei wurde eine abgerundete Stange verwendet, damit es nicht entlang der Aufhängung zu zusätzlicher Reibung am Holz kommt. Diese konnte so zwar bestimmt nicht komplett eliminiert, aber zumindest abeschwächt werden. 
 +{{:a_mechanik:drehschwingungen:gruppenseiten:gruppe310:home2_aufhaengung.jpg?direct&600|}} 
 + 
 +Dadurch war es allerdings nicht möglich die effektive Länge der Saite genau zu bestimmen. Wir nehmen daher eine Unsicherheit von 5mm an. 
 + 
 +Als angeängte Masse diente meist eine Klopapierrolle, da diese sehr symmetrisch und ausreichend leicht ist. Außerdem ist ihre Masse ziemlich dicht um die Symmetrieachse verteilt, was   
 +{{:a_mechanik:drehschwingungen:gruppenseiten:gruppe310:home2_klopapier.jpg?direct&600|}} 
 + 
 +Um verschiedene Torsionsmodule zu untersuchen, wurden außerdem ein Bindfaden und eine starre Plastikstange verwendet. 
 +Wie zu erwarten, zeigte der Bindfaden ein geringeres Torsionsmodul, als die Saite. Bei einem Drittel der Länge rotierte die gleiche Masse am Bindfaden noch genau so schnell. 
 +Mit dem sehr starken Torsionsmodul der Plastikstange erhöht sich die Schwingungsfrequenz entsprechend. Dies ist in folgendem Video zu sehen. 
 +{{:a_mechanik:drehschwingungen:gruppenseiten:gruppe310:home2_legoschwinger.mp4|}} 
 + 
 +== Trägheitsmomente == 
 +Neben der Klopapierrolle wurden noch andere Objekte vermessen, um deren Trägheitsmomente zu bestimmen: 
 +  * **Zollstock**: Länge: 23.7cm, Breite 3.6cm, Masse 114 g 
 +  * **Müslidose**(Zylinderförmig) Annamhme: homogene Massenverteilung, Masse 291g, Durchmesser 9.4cm 
 +  * **Kopfhörer** Annahme: homogene Masse 213gr, Durchmesser 16cm 
 +  * **Topfdeckel** Masse 154gr, Durchmesser 19,5cm 
 +{{:a_mechanik:drehschwingungen:gruppenseiten:gruppe310:home2_objekte.jpg?direct&600|}} 
 + 
 +== Reibung == 
 +Die Rotation einer mit Wasser gefüllten Christbaumkugel ist stark gedämpft. So hört die Schwingung bereits nach zwei Perioden auf. Dies kommt durch die Trägheit und innere Reibung des Wassers. Mit einer viskoseren Flüssigkeit, wie z.B. Öl, könnte dieser Effekt noch verstärkt werden. 
 +{{:a_mechanik:drehschwingungen:gruppenseiten:gruppe310:home2_wasserkugel.mp4|}} 
 + 
 + 
 +==== Messungen 1 ==== 
 +Klopapierrolle. M=147g, r1=5.2cm, r2=11cm 
 + 
 + 
 +^ Messung für eine Periode in Sekunden    ^ 1      ^ 2      ^ 3      ^ 4      ^ 5      |    
 +^ L=60cm                            | 16.5 | 16.9  | 16.9  | 16.4  | 16.5  | 
 +^ L=25cm                            | 14.6  | 14.4  | 14.7  | 14.7  | 14.7  | 
 +^ L=29.5cm                            | 17.1  | 16.9  | 17.1  | 17.1  | 17.0  | 
 +^ L=15.7cm                            | 13.2  | 13.0  | 13.4  | 13.1  | 13.8  | 
 +^ L=10cm                            | 10.9  | 11.2  | 11.3  | 11.3  | 11.5  | 
 +^ L=49cm                            | 18.0  | 18.2  | 18.2  | 18.0  | 18.1  | 
 +^ L=40cm                            | 16.7  | 16.6  | 16.5  | 167  | 16.9  | 
 +^ L=47.5cm                            | 17.4  | 17.3  | 17.4  | 17.6  | 17.4  | 
 +^ L=53cm                            | 18.3 | 18.2  | 18.1  | 18.2  | 18.3  | 
 +^ L=33cm                            | 15.5  | 15.7  | 15.6  | 15.6  | 15,6  | 
 + 
 +Zweite Messreihen zur Bestimmung der Trägheitsmomente 
 + 
 +^ Material und Länge    ^ 1      ^ 2      ^ 3      ^ 4      ^ 5      |    
 +^ Müslidose L=23,5cm                            | 16.9 | 16.5  | 16.6  | 16.8  | 16.7  | 
 +^ Zollstock L=19cm                            | 19.2  | 20.2  | 20.2  | 20.2  | 20.3  | 
 +^ Hohlzylinder L=36,5cm                           | 18.3 | 18.2 | 18.1  | 18.2  | 18.3  | 
 + 
 + 
 +=== Aufbau Experiment 2 mit Draht ===
  
 Wir haben für jedes Objekt jeweils 5 Messungen für 3 verschiedene Längen des Drahtes aufgenommen. Und der Draht wurde an den jeweiligen Objekten angebracht, indem er 2-3 mal rumgewickelt und dann zugedreht wurde. Wir haben für jedes Objekt jeweils 5 Messungen für 3 verschiedene Längen des Drahtes aufgenommen. Und der Draht wurde an den jeweiligen Objekten angebracht, indem er 2-3 mal rumgewickelt und dann zugedreht wurde.