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Auwibana
Anmeldungsdatum: 20.11.2012
Beiträge: 4
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 Auwibana Verfasst am: 20. Nov 2012 20:57 Titel: Berechnung g ohne Luftwiderstand anhand Fadenpendel |
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Meine Frage:
Moin,
ich bin seit diesem Schuljahr im Physik-Leistungskurs und habe bereits mein erstes Problem. 
Wir sollen durch ein Experiment mit einem Fadenpendel, bei dem wir die Schwingungsdauer messen, die Fallbeschleunigung g berechnen. Das Kernproblem hierbei ist, dass beim Experiment der Luftwiderstand vorhanden ist, wir jedoch den Wert für die Fallbeschleunigung im Vakuum suchen.
Meine Ideen:
Mein bisherige Idee ist:
umzustellen in
Hiermit hätte man dann die Fallbeschleunigung mit Luftwiderstand.
Um den Luftwiderstand rauszurechnen hatte ich überlegt zunächst  zu errechnen (da die Masse gegeben ist nicht weiter schwierig) und danach über den Winkel  die resultierende Kraft auszurechnen.
)
Dann würde ich den Luftwiderstandskraft ausrechnen und von der resultierenden Kraft abziehen.
Danach hat man die resultierende Kraft, wenn der Versuch im Experiment stattfinden würde. Nun die Kraft wieder durch  ) teilen und schon hat man die Gravitationskraft der Kugel.
Mein Problem hierbei ist, dass ich nicht weiß, welchen Wert ich für alpha einsetzen soll. Die Schwingungsdauer sowie die Geschwindigkeit für den Luftwiderstand habe ich nur für die gesamte Schwingung, nicht für einen bestimmten Winkel.
Hat hier jemand vielleicht einen Tipp für mich? Ich bin schon seit einer Woche am grübeln und komme allmählich dem Verzweifeln nahe.
Vielen Dank.
Gruß
Jan |
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jmd
Anmeldungsdatum: 28.10.2012
Beiträge: 577
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| jmd Verfasst am: 20. Nov 2012 21:18 Titel: |
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Hallo
Du mußt doch den Luftwiderstand nicht berücksichtigen
Das wäre doch viel zu schwer
In der Regel ist bei solchen Aufgaben der Luftwiderstand vernachlässigbar
Besonders dann,wenn das Pendel zB eine Eisenmasse hat
Eine schwere Masse reagiert nicht so empfindlich auf den Luftwiderstand
wie zB eine Styropormasse
Außerdem bewegt sich ein Pendel langsam,dadurch macht sich der Luftwiderstand kaum bemerkbar
Was man vielleicht beachten sollte ist,daß bei einem Pendel die Schwingungsdauer von der Auslenkung abhängt
Deshalb nicht so weit auslenken 
VG |
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
Wohnort: Nrw
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| planck1858 Verfasst am: 20. Nov 2012 21:22 Titel: |
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@jmd,
aber wie es der Aufgabenstellung zu entnehmen ist, soll hier der Luftwiderstand mit in die Betrachtung mit einbezogen werden.
_________________
Die Naturwissenschaft braucht der Mensch zum Erkennen, den Glauben zum Handeln. (Max Planck)
"I had a slogan. The vacum is empty. It weighs nothing because there's nothing there. (Richard Feynman) |
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Auwibana
Anmeldungsdatum: 20.11.2012
Beiträge: 4
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| Auwibana Verfasst am: 20. Nov 2012 21:24 Titel: |
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Hallo,
vielen Dank für deine Antwort.
Leider steht das mit dem Luftwiderstand aber explizit in der Aufgabenstellung.
Das mit der ungenaueren Schwingungsdauer durfte ich leider auch schon beim Experiment feststellen.  |
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jmd
Anmeldungsdatum: 28.10.2012
Beiträge: 577
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| jmd Verfasst am: 20. Nov 2012 21:37 Titel: |
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Ich glaube,daß man durch eine Nebenrechnung zeigen soll,daß der Luftwiderstand vernachlässigbar ist |
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Auwibana
Anmeldungsdatum: 20.11.2012
Beiträge: 4
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| Auwibana Verfasst am: 20. Nov 2012 21:50 Titel: |
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Normalerweise wird er ja auch vernachlässigt. Dies zu beweisen ist durch die oben genannte Formel für den Luftwiderstand auch recht einfach.
Allerdings sollen wir den wirklich in die Berechnung mit einfließen lassen. |
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jmd
Anmeldungsdatum: 28.10.2012
Beiträge: 577
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| jmd Verfasst am: 20. Nov 2012 22:06 Titel: |
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| Auwibana hat Folgendes geschrieben: |
Allerdings sollen wir den wirklich in die Berechnung mit einfließen lassen |
Das wäre dann eine numerische Lösung
Es gibt eine mathematische Lösung für F=k*v also nicht v^2
Aber das wirkt sich erst bei extremer Dämpfung aus
und nicht bei einem üblichen Pendel
Ist das ein Styroporpendel?
Oder wie ist der Luftwiderstand vorhanden?
VG |
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Auwibana
Anmeldungsdatum: 20.11.2012
Beiträge: 4
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| Auwibana Verfasst am: 20. Nov 2012 22:12 Titel: |
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Es geht bei der Aufgabe wahrscheinlich noch nicht mal um die Auswirkung des Luftwiderstandes, sondern um die Einbindung die Berechnung.
Es handelt sich bei dem Experiment um eine normale Metallkugel an einem Faden aufgehängt (den Luftwiderstand des Fadens dürfen wir vernachlässigen ) mit einem radius von 1 cm.
Es sollte also wirklich ein sehr kleiner Wert sein. |
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jmd
Anmeldungsdatum: 28.10.2012
Beiträge: 577
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| jmd Verfasst am: 20. Nov 2012 22:29 Titel: |
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Du brauchst wahrscheinlich erstmal eine Newton Gleichung
m*a=-D*s-kv^2*sgn(v) (das wäre bei einem Federpendel)
Normalerweise nimmt man beim Fadenpendel aber eine andere Form
J*alpha=M
Aber wie auch immer es kommt keine Formel dabei raus
und irgendwas zusammenbasteln halte ich für gewagt
Edit: Bei der Bewegungsgleichung gibt es wegen v^2 ein Vorzeichenproblem
Man braucht noch die Signumfunktion |
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