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Versuch Nr. 1 1. Pendel und Rollschwingungen
Aufgaben: 1. Bestimmung der Erdbeschleunigung g mit dem Fadenpendel: a) Beschreiben Sie das Fadenpendel zunächst als mathematisches Pendel mit endlich großen Amplituden. Leiten Sie eine Beziehung zwischen Schwingungsdauer T und Erdbeschleunigung g her. Wie hängt näherungsweise der Fehler bei der g-Bestimmung von der Vernachlässigung der amplitudenabhängigen Terme ab? b) Untersuchen Sie dann das Pendel als mathematisches Pendel mit kleinen Amplituden (auch experimentell!) und messen Sie die Pendellänge l möglichst genau. Wie viele Schwingungen müssen Sie messen, damit jetzt der relative statistische Fehler bei der g-Bestimmung kleiner als 0,2 % wird? c) Schätzen Sie für den Fall b), Schwingungen mit kleiner Amplitude, die Fehlereinflüsse durch Massenverteilung des Fadenpendels, Luftauftrieb und Dämpfung ab. 2. Messungen mit dem Reversionspendel: Der Schneidenabstand des Reversionspendels kann mit Hilfe der Spindel (Steigung 1mm/Umdrehung) verändert werden. Stellen Sie den Schneidenabstand lo ein, der auf dem Pendel angegeben ist. Vergrößern Sie den Abstand in Stufen von 1 mm. Messen sie bei jedem Abstand die Schwingungszeit für mindestens 50 Schwingungen. Wechseln Sie die Aufhängung des Pendels und wiederholen Sie die Messungen. Bestimmen Sie die reduzierte Pendellänge aus einer graphischen Auswertung der Schwingungszeiten. Welcher Zusammenhang besteht zwischen den relativen Fehlern von Längenmessung und Zeitmessung. 3. Rollschwingungen: a) Leiten Sie eine Beziehung für die Schwingungsdauer eines Rollkörpers in einer Hohlkugel her. b) Als Rollkörper verwenden Sie eine Kugel, einen Vollzylinder und einen Hohlzylinder. Berechnen Sie die Trägheitsmomente dieser Rollkörper aus ihren Abmessungen. c) Reinigen Sie Hohlkugel und Rollkörper vor den Messungen. d) Messen Sie die Schwingungszeit der Kugel in der Hohlkugel und berechnen Sie damit den Radius der Hohlkugel. e) Messen Sie die Schwingungszeiten der beiden anderen Rollkörper in der Hohlkugel und berechnen Sie damit die Trägheitsmomente dieser Rollkörper. Vergleichen Sie diese Ergebnisse mit den aus den Abmessungen berechneten Werten. Literatur:
Stichworte zur Vorbereitung
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(c) Experimentelle Physik, Universität Ulm 04. Dezember 2001
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