Physikpraktikum: Feder-Schwere-Pendel

Anulka · Anmeldungsdatum: 04.06.2011 Beiträge: 5

Meine Frage:
Hallo,
ich schreibe gerade ein Praktikumsprotokoll.
Beim Feder-Schwere-Pendel hängt die Schwingungsdauer T von der schwingenden Masse ab und ich muss bedründen warum die Masse der Feder auch berücksichtigt werden muss. Ansätze ?

Meine Ideen:
in einem m-T²-Diagramm würde man den Bruchteil der Federmasse, der berücksichtigt werden muss ablesen können. Leider bekomme ich es auch nicht hin an Computer so etwas zu zeichnen mit anschließender Ausgleichgerade -.-

D ist Federhärte

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Hi,

du könntest es schonmal experimentell ermitteln!

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Zur Begründung: die Feder spielt eine Rolle, da sie auch gewissermaßen mitschwingt. Sie wird periodisch gestreckt und gestaucht, so dass sich ihre Masse mitbewegt.

Heißt das, dass du den Versuch schon gemacht, also T für verschiedene angehängte Massen m (bei gleicher Feder) bestimmt, hast?

Keplerfan · Anmeldungsdatum: 19.05.2011 Beiträge: 252

Hallo,

wenn man die ganze Feder zunächst in zwei Teile teilt, dann muss der obere Teil der Feder beim Schwingen ja noch (wie para u.a. schon sagte) das Gewicht des unteren Teiles mittragen. Man kann das vielleicht auf einem Bild veranschaulichen, indem man statt der einzelnen Feder zwei Federn aneinanderhängt, an denen dann die Masse angebracht ist. Im Prinzip sind dann beliebig viele solcher Unterteilungen nötig.

Anulka · Anmeldungsdatum: 04.06.2011 Beiträge: 5

Ja, ich habe den Versuch schon gemacht.
Die Versuchsergebnisse:

Masse m in g ----- Schwingungsdauer T ------------------ T ²

150------------------ 0,479 -------------------------------0,229441
200 ------------------0,528 -------------------------------0,278784
250 ------------------0,553 -------------------------------0,305809
300 ------------------0,634------------------------------- 0,401956
350 ------------------0,709 -------------------------------0,502681
400 ------------------0,731 -------------------------------0,534361
450 ------------------0,75 -------------------------------0,5625
500 ------------------0,771 -------------------------------0,594441

m (Feder) = 99,58 g

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Woher kommt der angegebene Wert für die Masse der Feder? Hast du den schon selbst ermittelt, oder ist er z.B. direkt gemessen und soll als Vergleich dienen?

Was du für die Auswertung natürlich benötigst, ist ein Zusammenhang zwischen der angehängten Masse, der Masse der Feder, deren Federkonstante und der Periodendauer der Schwingung. Hast du dazu bereits etwas?

Anulka · Anmeldungsdatum: 04.06.2011 Beiträge: 5

Die Masse der Feder habe ich gemessen und soll als Vergleich dienen.

ich habe jeweils D mit D=m*(2*pi/T)² berechnet

D
25809,52245 ----(bei 150g)
28321,86754 ----(200g)
32273,75388 ----(250g)
29464,73067 ----(300g)
27487,50432 -----(350g)
29551,87044 -----(400g)
31582,73408------(450g)
33206,33806------(500g)

Mittelwert: 29712,29018

wie kann ich jetzt herausfinden welchen Bruchteil von der Federmasse ich mit rein berechnen soll, damit das richtige Ergebnis für die Federhärte D herauskommt ? ich habe für die Werte oben nur die Masse, die dran hing mit einberechnet...

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Angenommen für die Feder müsste die (noch unbekannte) Masse

berücksichtigt werden. Dann gilt doch, wenn zusätzlich die Masse

angehängt ist, für die Schwingungsdauer:

Umgestellt:

Wenn du einen Graphen von

über

zeichnest, kannst du aus dem Anstieg und den Achsenschnittpunkten der Ausgleichsgeraden sowohl die Federkonstante

als auch den zu berücksichtigenden Teil der Federmasse

bestimmen. - Hast du eine Vorstellung, wie?

Anulka · Anmeldungsdatum: 04.06.2011 Beiträge: 5

Ja, also im m-T²-Diagramm ist der m-Wert der Nullstelle des Graphen der Bruchteil der Federmasse, der mit einberechnet werden muss.
Ich habe es versucht selbst zu zeichnen und bei mir kam ~50g, also 50% der Federmasse raus.

Ich muss jetzt ''auf geeignete Weise aus T und dem ''realen'' m eine Konstante zur Bestätigung des theoretischen Zusammenhangs zwischen T und m'' bestimmen.

Heißt das jetzt ich muss mit der Formel D berechnen ?

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

Der theoretische Faktor, mit dem die Federmasse multipliziert werden muss, ist doch 1/3.
Bleibt also nur noch zu überprüfen, ob die Abweichung zwischen 1/3 und 0,5 noch im Rahmen der Messungenauigkeit hergegeben wird.
(Edit: sehe gerade, dass die Abweichung bei paras Fit das auch hergibt)

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Anulka · Anmeldungsdatum: 04.06.2011 Beiträge: 5

Genau heißt die Aufgabenstellung:
''Bestimmen Sie auf geeignete Weise aus T und m(real) eine Konstante zur Bestätigung des theoretischen Zusammenhangs zwischen T und m. Welcher Bruchteil der Federmasse ist dies?''

ist mit der Konstante D gemeint ?

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440