Wassergedämpfte Schwingung

Siu30 · Gast

Meine Frage:
Ich führe einen Versuch durch und zwar eine gedämpfte Schwingung eines Federpendels (senkrechte Bewegung). Der Haken, an dem das Federpendel besfestigt ist, befindet sich in der Decke. Dabei habe ich einen Tisch und mehrere Bücher so gestapelt, dass ich eine passende Höhe erreiche. Jetzt ist mir aber aufgefallen, dass der Wasserzylinder nicht senkrecht zur Oberfläche steht. Könnte das ein Problem darstellen?

Meine Ideen:
Ich hätte gedacht schon, da das Wasser ja bei der Auf- und Ab-Bewegung des Federpendels mehr nach rechts fließt (in meinem Fall) und dann somit vielleicht in diese Richtung das Massestück beschleunigt.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18111

Du meinst, weil der Versuchsaufbau und daher die Strömungsverhältnisse im Wasser unsymmetrisch sind?

Ich gehe davon aus, es handelt sich immer noch um das Experiment zur Bestimmung der Frequenz des Pendels mit Reibung.

Dabei wirkt sich natürlich jede Strömung auf die Frequenz aus. Du betrachtest nun den Effekt einer kleinen Änderung der Strömung aufgrund einer kleinen Änderung der Geometrie, und der ist wohl deutlich kleiner als der Effekt der Strömung an sich, bei perfekter Symmetrie. Da die Strömung aber nie perfekt symmetrisch sondern immer asymmetrisch und teilweise turbulent sein wird (gebe mal etwas Tinte ins Wasser), bleibt dir nichts anderes übrig, als über viele Versuche zu mitteln, und diesen Fehler als systemimmanent und nicht näher quantifizierbar zu akzeptieren.

Mich würden gestapelte Bücher dennoch stören, d.h. ich würde z.B. einen geeigneten Holzklotz oder einen Mini-Hubtisch verwenden.

Siu3000 · Anmeldungsdatum: 20.08.2023 Beiträge: 50

Danke für die Hilfe. Ich habe den Versuch im Wasser und in der Luft durchgeführt. Um die Schwingung zu analysieren, habe ich die App Viana 2 benutzt. Dabei kamen aber ziemlich andere Anfangsamplituden heraus. Luft: ~ 2 cm, Wasser: ~ 3 cm. Ich lenke das Federpendel selbst mit meiner Hand aus. Trotzdem kann ich mir nicht vorstellen, dass es 1 cm Unterschied ist, da ich immer ganz bis zum Boden des Gefäßes gehe.
Ich könnte mir jedoch vorstellen, dass durch die Spiegelung im Wasser und durch die kurvige Stelle zwischen Boden und Wand des Gefäßes (siehe Bild) das vielleicht verfälscht wird.
Was denkst du?

Siu3000 · Anmeldungsdatum: 20.08.2023 Beiträge: 50

Hier ist die Auslenkung in der Luft

Siu3000 · Anmeldungsdatum: 20.08.2023 Beiträge: 50

Und hier die Kurve des Zylinders.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18111

Du musst die unterschiedliche Lichtbrechung in Luft und Wasser berücksichtigen. Daher sollte das Lineal im Inneren des Glases und möglichst direkt neben dem Pendel befestigt sein. Alternativ könntest du die Skala auch auf das Glas übertragen. Auf jeden Fall solltest du exakt senkrecht auf das Pendel und den Ort maximaler Auslenkung schauen, keinesfalls schräg, um einen Versatz durch Lichtbrechung zu vermeiden.

Den Versuch machst du dann nicht einmal sondern zwanzigmal, notierst die Werte und schätzt daraus den Fehler einer Beobachtung ab.

Siu3000 · Anmeldungsdatum: 20.08.2023 Beiträge: 50

Meine Kamera war so ausgerichtet, dass sie auf die Ruhelage sieht, da ich dachte, dass dann sozusagen der gleiche Abstand/Winkel in neg. und pos. y-Richtung vorliegt. Danke für den Tipp mit dem Lineal im Inneren des Glases.
Den Versuch habe ich auch nicht nur 1 mal gemacht, sondern so circa 15 mal.
Danke für die Hilfe.