Millikan-Versuch: Herleitung von Q

Anytos · Gast

Meine Frage:
Heyho ihr Physiker.

Ich habe momentan ein Problem, das mir wirklich Kopfschmerzen bereitet.
Und zwar soll ich mithilfe des Millikan-Versuches zeigen, dass folgende Formel für die Ladung der Öltröpfchen zutrifft:

Q = G * d/U * (1+(v2/v0))

Q = Ladung des Tröpfchens
G = Gewichtskraft des Tröpfchens
d = Abstand der Kondensatorplatten
U = Spannung
v2 = Geschwindigkeit des steigenden Tröpfchens
v0 = Geschwindigkeit des Tröpfchens ohne elektrisches Feld

Die Aufgabe gibt außerdem vor, dass ich von der Auftriebskraft absehen kann, ergo muss ich diese nicht berücksichtigen.

Meine Ideen:
Soweit sogut...

Da ja die elektrische Kraft F(el) = Q * E ist und E wiederum U/d ist dies umgestellt

Q = F(el)/E = F(el)*d / U

weiterhin hab ich mittlerweile eine dunkle Vorahnung, dass
F(el) = F(G) + F(R) (Reibungskraft der Luft)
sein muss, damit das Tröpfchen steigt.

macht ergo

Q = (F(G) + F(R)) * d / U
= (m*g + 6Pi * r * v0 * Viskosität der Luft) *d / U

Das m*g würd ich gern so stehen lassen bzw. als F(G) ausgedrückt lassen, da dieses ja auch in der vorgebenen Formel zu finden ist.
Mein Problem ist nun also, dass ich zwar die Gewichtskraft und den Ausdruck d/U habe, mit der Klammer aus Ausgangsformel (1+(v2/v0)) jedoch hoffnungslos überfragt bin.

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Hi,

verwende doch bitte den Formeleditor.

Mfg Planck1858

Anytos · Anmeldungsdatum: 15.05.2011 Beiträge: 5

Entschuldigung! Hab den Editor gar nicht bemerkt.

Also: Diese Formel soll ich quasi beweisen:

Da die elektrische Kraft ja aus

besteht
und

bedeutet dies nach Q umgestellt:

Da ich weiterhin schon sicher bin, dass die elektrische Kraft
F(el) = G + F(R) (F(R) = Reibungskraft)
sein muss, damit das Tröpfchen steigt, komme ich auf

Q = Ladung des Tröpfchens
G = Gewichtskraft des Tröpfchens
d = Abstand der Kondensatorplatten
U = Spannung
v2 = Geschwindigkeit des steigenden Tröpfchens
v0 = Geschwindigkeit des Tröpfchens ohne elektrisches Feld
n = viskosität der Luft

Nochmals Entschuldigung wegen dem Editor... ist ja gleich drei mal so übersichtlich das Ganze

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Nutze auch die Kräftegleichung ohne E-Feld mit der Geschwindigkeit v0.
In deiner Formel für Q hast du auch noch 'was verwechselt, da muss v2 stehen.
Muss nicht für die Reibung r quadratisch vorkommen, da du eine Fläche betrachtest?

Anytos · Anmeldungsdatum: 15.05.2011 Beiträge: 5

stimmt v2 ergibt mehr Sinn, da dies ja in diesem fall die geschwindigkeit ist, die für die Reibungskraft "sorgt".

Dass ich eine Fläche betrachte wäre mir nun ehrlich gesagt neu grübelnd

Kann in dem Punkt leider nicht ganz folgen

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Anytos · Anmeldungsdatum: 15.05.2011 Beiträge: 5

guuuut... habe nun mal alles mit reingenommen was du vorgeschlagen hast und habe nun folgendes stehen:

und ab da geht es bei mir nicht weiter *seufz*

/edit:

okay, jetzt nimmt das Ganze wirklich.... merkwürdige Formen an.

Hatte in einer vorherigen Aufgabe ausgerechnet, dass

ist.

p ist dabei die Dichte des Öls.

Habe dieses Ergebnis oben eingesetzt und dann sogut es ging vereinfacht und bin nun soweit:

und so langsam hab ich das mit dem Formeleditor raus ^^

also vom gefühl her würd ich sagen, ich entferne mich von der ausgangsformel =/

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Anytos · Anmeldungsdatum: 15.05.2011 Beiträge: 5

okaaay... mir fällt ehrlich gesagt nur nichts ein womit man

ersetzen kann....

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

OT

Anytos · Anmeldungsdatum: 15.05.2011 Beiträge: 5

Es sind insgesamt 2 Aufgaben.
Die eine befasst sich mit den Tröpfchen ohne elektrisches Feld
(von wegen: warum die Sinkgeschwindigkeit nach kurzer Zeit konstant wird und die untersuchung, ob r ~

ist

In der zweiten Aufgabe ging es dann eben darum, die oben genannte Formel herzuleiten.

Im großen Zusammenhang sollte ich aber sagen, dass das Ganze zu meiner Abiturprüfung mitzählt und ich eben das Glück hatte den Millikan-Versuch zu kriegen Augenzwinkern

Von daher meine Fragestellung oben einfach nur ein "Teil" von meinem gesamten Vortrag, der mithilfe von Chillosaurus nun beendet werden kann.

Vielen Dank an dieser Stelle!

Achja...
wieso geht es bei dem Versuch denn nicht um die Ladung der Tröpfchen?
Immerhin ist die Ladung der Tröpfchen ein vielfaches der Elementarladung und genau diese wurde doch erst durch Millikan ansatzweise bestimmt, wenn auch nicht genau.

Natürlich kann man noch zig-tausend andere Sachen ausrechnen (Radius, Geschwindigkeit, elektrische Feldstärke, Masse, weiß Gott noch was alles) aber die Ladung kann doch ebenfalls als Ziel des Versuches dienen oder irre ich mich da?