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Besenstiel -- gruppe324

Der Versuch wurde durchgeführt von: Niko Trittschanke und Patrik Mönkeberg

Die Wiki-Seite wurde angelegt am: 6 January 2021 16:52

Computerprogramm

Für das numerische Lösen der Differentialgeleichung haben wir Excel benutzt. Die Befehle der ersten und wichtigsten Zellen wurden dann einfach nach unten gezogen, sodass sich der Vorgang wiederholt. In dem folgenden Bild steht der Excelcode der einzelnen Zellen in Anführungszeichen, damit nachvollzogen werden kann, wie gerechnet wurde:

Exceltabelle

Versuchsdurchführung

Für die zwei Messungen zur abhängigkeit der Fallzeit vom Startwinkel wurde der jeweilige Stab mit insgesamt sechs verscheidenen Anfangswinkeln auf den boden gestellt. Um das verrutschen des Stabes zu verhindern, wurden die Messungen auf Teppichboden durchgeführt. Der kürzere Stab ist kantig an den Enden, weshalb eine Spitze oder ähnliches nicht nötig ist. Um das Verrutschen des zweiten Stabs zu verhindern wurde ein Finger hinter den Stab gelegt. Das anbringen einer Spitze hier war leider nicht möglich da der zugehörige Besen noch gebraucht wird und der Stab aus Kunststoff ist. Die Fallzeit wurde mit der akustischen Stoppuhr von Phyfox gemessen. Dafür wurde ein akustisches Startsignal (Klatschen) gegeben, um die Zeitmessung zu Starten. Beendet wurde die Zeitmessung durch das Geräusch beim aufschlagen des Stabes auf den Boden. Die erste Messreihe wurde zu zweit durchgeführt. Es wurde um Reaktionszeitfehler zu vermeiden vor dem Startsignal heruntergezählt. Der zweite Versuch,der zur Abhängigkeit der Fallzeit vom Anfagswinkel mit dem längerem Stab, wurde alleine durchgführt, genau so wie die Versuche zum Einfluss der Luftreibung. Dabei wurde die Zeitmessung durch ein Fußstampfen in nähe der Stoppuhr ausgelöst, synchron zum Loslassen des Stabes. Für jeden Startwinkel wurden fünf Messwerte aufgenommen, aus welchen dann für die Auswertung der Mittelwert bestimmt wird. Um den Einfluss des Lufwiderstands auf die Fallzeit zu untersuchen wurde an einem der Stäbe, verwendet wurde der längere, Pappe angebracht. Damit kann der Luftwiderstand erhöht werden, ohne das gewicht merklich zu verändern. Anschließend wurde die Fallzeit für drei unterschiedliche Startwinkel gemessen. Zu jedem Startwinkel wurden erneut fünf Messwerte aufgenommen. Die Messung wurde für zwei verschiedene Pappgrößen, also für zwei unterschiedlich stark erhöhte Luftwiderstände, durchgeführt.

Bilder zum Versuchsaufbau

Ein Zahnstocher dient als Markierung um den Winkel des Stabs besser ablesen zu können : Markierung am Stab

Der Stab bei einem Winkel von Φ = 0°: Φ = 0°

Beispielbild zuur Winkelmessung: Φ = 45° (etwas ungenau, da das Foto alleine aufegnommen wurde)

Der Stab mit angebautem Luftwiderstand: Luftwiderstand

(Siehe de:wiki:syntax#bilder_und_andere_dateien. Hier

Messwerte

1. Mit Code berechnete Fallzeiten

Startwinkel Zeit
0,2 0,89
0,3 0,76
0,4 0,67
0,5 0,6
0,6 0,54
0,7 0,49
0,8 0,44
0,9 0,4
1 0,36
1,1 0,32
1,2 0,28

2. Messung: Variation des Anfangswinkels

l = 1,120 l = 1,34
Messung 1 2 3 4 5 Mittelwert σ Standardfehler Code-Werte 1 2 3 4 5 Mittelwert σ Standardfehler Code-Werte
Winkel
0° 1,270s 1,456s 1,165s 1,231s 1,295s 1,28 0,11 0,05 1,61 1,570s 1,499s 1,418s 1,560s 1,440s 1,50 0,07 0,03 1,75
10° 0,886s 0,912s 0,909s 0,924s 0,904s 0,907 0,014 0,006 0,83 0,784s 0,773s 0,829s 0,781s 0,877s 0,81 0,04 0,018 0,9
20° 0,720s 0,750s 0,784s 0,745s 0,706s 0,74 0,03 0,013 0,63 0,673s 0,643s 0,675s 0,623s 0,671s 0,657 0,023 0,01 0,68
30° 0,566s 0,602s 0,590s 0,575s 0,566s 0,580 0,016 0,007 0,52 0,468s 0,438s 0,516s 0,443s 0,492s 0,47 0,03 0,013 0,56
40° 0,511s 0,563s 0,475s 0,428s 0,487s 0,49 0,04 0,18 0,43 0,416s 0,403s 0,427s 0,406s 0,417s 0,414 0,010 0,004 0,47
50° 0,447s 0,436s 0,388s 0,447s 0,389s 0,42 0,03 0,013 0,36 0,352s 0,327s 0,347s 0,362s 0,342s 0,346 0,013 0,006 0,4

3. Messung: Einfluss des Luftreibung

A3-Fläche A2-Fläche
Messung 1 2 3 4 5 Mittelwert σ Standardfehler 1 2 3 4 5 Mittelwert σ Standardfehler
Winkel
10° 0,961 0,990 1,005 0,939 0,934 0,966 0,016 0,007 1,055 0,963 1,022 1,042 1,029 1,022 0,018 0,008
30° 0,612 0,622 0,583 0,618 0,588 0,6050 0,0010 0,0004 0,764 0,770 0,691 0,678 0,704 0,721 0,021 0,009
50° 0,446 0,460 0,473 0,440 0,470 0,458 0,007 0,003 0,525 0,462 0,554 0,506 0,443 0,498 0,023 0,01

Syntax und Funktionen im Wiki

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