Gruppe 358, Christian Schumburg, Abgabe 29.01.2021

Im ersten Teil des Ap-Wikis beschäftige ich mich mit den theoretischen Aufgaben des Arbeitsauftrages.

Korrektur:

Nun kann der eigentliche Versuch gestartet werden. Es sollen insgesamt zwei Größen bestimmt werden. Zum einen das Torsionsmodul zweier Drähte, zum anderen das Trägheitsmoment verschiedener Objekte. Um das Trägheitsmoment im späteren Verlauf zu bestimmen muss zunächst das Torsionsmodul bekannt sein. Um dieses zu bestimmen werden für verschiedene Drahtlängen die Periodendauern gemessen. Zusätzlich muss noch der Drahtradius gemessen werden. Die Drahtlänge wird mit einem Maßband gemessen (es wird ein Messfehler von einer Maßeinheit angenommen, also 0,001m). Der Radius des Drahtes ist nicht leicht zu messen (mir steht als kleinste Messeinheit ein Geodreick zur Verfügung, mit einem Messchieber wäre es ein gutes Stück genauer). Hierfür wird der Draht mehrere male hintereinander gelegt, die Dicke gemessen und durch die Anzahl der Lagen*2 geteilt (der Radius ist dann bekannt). Auch hier liegt der Messfehler bei einer Messeinheit (sprich 1mm, dieser teilt sich allerdings geleichmäßig auf die 15Lagen auf). Zuletzt wird noch die Periodendauer gemessen. Hierfür steht mir nur eine Stoppuhr zur Verfügung. Die Schrecksekunde bildet hier einen Großteil der Messungenauigkeit. Um diesen Fehler etwas zu verkleinern werden 10Schwingungen gemessen und die Zeit dann durch 10 geteilt. Die Schrecksekunde teilt sich somit auf 10Perioden auf. Die nächsten Bilder zeigen meinen Versuchsaufbau. Zunächst habe ich mit zwei verschiedenen Drähten und je 6 Drahtlängen die Periodendauer eines Glasquaders bestimmt. In den weiteren Aufgaben soll das Trägheitsmoment mehrerer Objekte bestimmt werden. Hierfür nutze ich zum einen den gleichen Quader, jedoch um eine andere Rotationsachse (siehe das folgende Bild) und ein Plüschtier (leider kein Bild vorhanden). Zur Bestimmung des Drahtradius wurden 15 Drahtstücke nebeneinander gelegt und gemessen, der erhaltene Wert wird dann durch 30 geteilt. Dies ist unser Drahtradius.

Im folgenden Screenshot der Excel-Tabelle finden Sie meine Messwerte.

Längenmessung: Quader: 3,9cm*3,9cm Drahtradius: 0,43mm und 0,32mm Masse Quader: 0,2231kg

Messfehler:

Ein großer Teil des Protokolls machen Messfehler aus. Für die Längenmessung des Quaders nehme ich einen Fehler von 0,001m an. Für die Längenmessung des Radius einen Fehler von 0,00007m. Dieser ist ein gutes Stück kleiner, da sich der Fehler von 0,001m auf 15 Drahtdicken aufteilt. Die Waage wiegt auf 0,1g genau.

Weitere Messfehler sind nicht vorhanden. Die restlichen Fehler werden im Protokoll durch Fehlerfortpflanzung berechnet.

Zuletzt wurden noch andere Torsionsaufhängungen untersucht. Dies waren zwei Fäden (ein Wollfaden und ein recht starrer Faden unbekanntem Materials (nächsten zwei Bilder).

Allerdings konnten die beiden Fäden schlecht beobachtet werden. Der Wollfaden hat sich von alleine abgewickelt. Der andere faden war etwas besser. Man kann erkennen, dass die Peridoendauer viel langsamer ist. Das Torsionsmodul also ein gutes Stück kleiner ist.