Kondensatorenplatten - Auslenkung eines Pendels

130ju7 · Gast

Meine Frage:
Hallo,
wir hatten ein Experiment in Physik, wo wir einen Tischtennisball (gewogene Masse m =2,7g)zwischen zwei unterschiedlich geladene Kondensatorenplatten gehängt haben. In Ruhezustand war das Band 67 cm lang. Die beiden Platten des Kondensators waren 7 cm auseinander. Vor den Platten war eine Lampe aufgestellt, sodass man den Schatten an der Wand erkennen konnte. Der Abstand von Lampe zu den Kondensatorenplatten waren 21cm. Das Pendel+Platten waren 151 cm von der Wand entfernt, auf der der Schatten zu sehen war. Das Pendel wurde nun nach rechts ausgelenkt. An der Wand wurde die Ausgangsposition des Pendels makiert und die Position des abgelenkten Pendels. Das Pendel wurde im Schatten 3 cm nach rechts abgelenkt. Nun muss ich berechnen wie weit das Pendel in Wirklichkeit ausgelenkt wurde.

Meine Ideen:
Ich habe mehrere Formeln zur Berechnung der Auslenkung gefunden- aber viele haben etwas mit der Spannung U und der Ladung Q zu tun, die mir nicht gegeben wurde. Das Rechnen ist für mich selbst kein Problem, aber ich finde gar keinen Ansatz das irgendwie anders zu berechnen - ich bin schon am verzweifeln.

Jayk · Anmeldungsdatum: 22.08.2008 Beiträge: 1450

Das ist doch eigentlich ein rein geometrisches Problem (Strahlensatz).

130ju72 · Anmeldungsdatum: 01.09.2013 Beiträge: 25

Irgendwie komm ich nicht darauf wie ich den da benutzen muss den Strahlensatz - das verstehe ich nicht so ganz

Jayk · Anmeldungsdatum: 22.08.2008 Beiträge: 1450

Wenn ich deine Angaben richtig verstanden habe, sollte doch der Aufbau aussehen wie im Anhang.

130ju72 · Anmeldungsdatum: 01.09.2013 Beiträge: 25

Ja genauso , bis auf das der Winkel des ausgelenkten Pendels nicht so groß ist wie in der Abbildung (was denke ich keine Rolle spielt)

Jayk · Anmeldungsdatum: 22.08.2008 Beiträge: 1450

Den kann man doch gar nicht erkennen. Augenzwinkern

Es ist nämlich ein Blick von oben. Aber du hast natürlich recht, die Skizze ist nicht maßstäblich. Es ist auch gar nicht immer sinnvoll, Skizzen maßstäblich zu machen. Wichtig ist doch viel mehr, dass man geometrische Zusammenhänge erkennen kann, und die sind nun mal nicht immer im korrekten Maßstab am offensichtlichsten.

130ju72 · Anmeldungsdatum: 01.09.2013 Beiträge: 25

Jetzt verstehe ich langsam dann wäre 300:x(also Auslenkung in wirklichkeit) und 151:21 oder?

Dann wäre das doch

151cm/21cm = 3cm/x
7,19cm=3cm/x
7,19cm*(mal)x =3
x= 0,42 cm

Dann ist das Pendel in Wirklichkeit um 0,42 cm ausglenkt worden, oder?

Jayk · Anmeldungsdatum: 22.08.2008 Beiträge: 1450

Entschuldigung, ich hatte mich wohl verlesen. Ich dachte eigentlich, es wäre um drei Meter ausgelenkt worden. Das ist natürlich unrealistisch. Also ja, 3 und nicht 300. Aber was du schreibst, ist trotzdem nicht richtig.

130ju72 · Anmeldungsdatum: 01.09.2013 Beiträge: 25

Wieso muss das denn 151+21 / 21 sein - das verstehe ich nicht so ganz ?

Jayk · Anmeldungsdatum: 22.08.2008 Beiträge: 1450

151cm ist doch der Abstand zwischen Kondensatorplatten und Wand, oder? Also ist (151+21)cm der Abstand zwischen der Lichtquelle und der Wand. Der Strahlensatz besagt in jedem Fall

130ju72 · Anmeldungsdatum: 01.09.2013 Beiträge: 25

Ja natürlich - vielen dank jetzt habe ich das verstanden smile

130ju72 · Anmeldungsdatum: 01.09.2013 Beiträge: 25

Jetzt hat sich heute herausgestellt das 0,42 cm doch richtig sind. Bei einem Schattenbild gilt irgendwie:
G/g = B/b
G (in diesem fall bei uns x) = B/b *g
= 3cm/151cm * 21cm
= 0,42 cm

Jayk · Anmeldungsdatum: 22.08.2008 Beiträge: 1450

Ja genau, und die Bildweite ist in diesem Fall der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Bild. Diese Abbildungsgleichung ist auch nichts anderes als Strahlensatz. Also entweder du hast die 151 falsch beschrieben (dass es eben doch nicht der Abstand zwischen Kondensatorplatten und Wand ist) oder euer Lehrer liegt falsch.

PS: Einem Schüler kann man so etwas verzeihen, einem Lehrer nicht. Er sollte sich weniger auf seine Intuition und mehr auf Argumente verlassen.

130ju72 · Anmeldungsdatum: 01.09.2013 Beiträge: 25

Also ich bin mir ziemlich sicher, dass die 151 cm, die Strecke von den Kondensatorenplatten zu der Wand war - ich glaube ich werde ihn nochmal fragen.

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8583

Jayk · Anmeldungsdatum: 22.08.2008 Beiträge: 1450

Das hat insofern etwas mit Intuition zu tun, dass man, anstatt die geometrische Situation zu durchdenken, Ähnlichkeiten ausnutzt, die einem das Unterbewusstsein vorgibt, die aber nicht begründet werden können und, in diesem Fall, falsch sind. Ich habe auch nochmal GeoGebra rechnen lassen.

Ohne Frage, Flüchtigkeitsfehler können immer vorkommen. Von einem Lehrer erwarte ich aber, dass er jeden einzelnen Schritt eines Lösungsweges begründen kann. Leider ist das oftmals nicht der Fall. In der Mechanik fallen Kräfte vom Himmel (bestes Beispiel ist die schiefe Ebene), anstatt ordentlich anhand der newtonschen Axiome zu begründen, nach dem Motto: "Das wird schon irgendwie so sein". Und selbst, wenn es meistens stimmt, haben Schüler meistens nicht die Intuition und Erfahrung, die ihr Lehrer vielleicht hat, sodass so ein Vorgehen mindestens aus didaktischer Sicht fragwürdig ist.

130ju72 · Anmeldungsdatum: 01.09.2013 Beiträge: 25

So das hat sich jetzt geklärt, ich habe ihn nämlich nochmal gefragt. Dabei habe ich die 151 cm falsch aufgeschrieben. Das ist nämlich doch die Strecke von Wand zur Lampe und die 21 cm sind damit drin, somit habe ich den Fehler gemacht, aber trotzdem nochmal danke für die Hilfe. Jetzt weiß ich wie man so etwas ausrechnen muss.

Jayk · Anmeldungsdatum: 22.08.2008 Beiträge: 1450

Dann ist es natürlich richtig. Augenzwinkern