Thema des Experiments: Melde-Experiment
Ziel des Experiments: Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Seilspannung, Wellenlänge und Wellenausbreitungsgeschwindigkeit.
Werkzeuge und Materialien: Ticker-Timer, Seil, Rolle, 50-Gramm-Gewicht, Netzteil, Waage, Lineal.
Grundlagentheorie:
Wellenausbreitungsgeschwindigkeit ausgedrückt durch die Gleichung:
v = λ f
Information :
v = Wellenausbreitungsgeschwindigkeit
λ = Wellenlänge
f = Frequenz
Die Wellen,g breitet sich auf einer Schnur oder einem Seil aus ist TransversalwellenDie Geschwindigkeit von Transversalwellen auf einem Seil kann mit folgender Formel berechnet werden:
Information :
v = Wellengeschwindigkeit auf dem Seil (Meter/Sekunde)
F = T = Seilspannungskraft (Newton)
μ = Masse pro Längeneinheit des Seils (Kilogramm/Meter)
Experimentelle Schritte:
1. Messen Sie die Masse des Seils mit einer Waage.
Masse des Seils =… Gramm = … kg
2. Messen Sie die Länge des Seils mit einem Lineal.
Seillänge (l) =……….cm = ……….m
3. Berechnen Sie die Massendichte des Seils.
μ = m / l =……….kg/m
Geben Sie in der Datentabelle in der Spalte „Zeichenkettendichte“ die erste Zeile ein.
4. Bauen Sie die Versuchsanordnung wie in der Abbildung gezeigt zusammen. Ein Ende des Seils wird mit einer 50 Gramm schweren Last verbunden.
5. Messen Sie die Länge des Seils von einem geknoteten Ende zum anderen geknoteten Ende.
Seillänge (l) =……….cm = ……….m
6. Schalten Sie den Ticker-Timer ein, bis sich eine stehende Welle auf der Saite bildet. Zählen Sie die Anzahl der Gegenwellen. Anzahl der Gegenwellen = …………
Angenommen, es gibt n Mägen, dann ist der Abstand zwischen 1 Magen gleich der Länge des Seils (l) / n = x
Abstand des Abdomens (x) = 1/2 Wellenlänge (1/2 λ)
1 Wellenlänge (λ) = 2 x =………..m
Geben Sie den Wert in der Datentabelle in der Spalte Wellenlänge, erste Zeile ein.
7. Wellenfrequenz = Ticker-Timer-Vibrationsfrequenz = PLN-Frequenz = 50 Hertz
8. Berechnen Sie die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle.
v = f λ =………..m/s
Geben Sie in der Datentabelle in der Spalte „Wellengeschwindigkeit“ die erste Zeile ein.
9. Wiederholen Sie Schritt 4 mit einem Gewicht von 100 Gramm.
Tragen Sie die Daten in die zweite Zeile der Tabelle ein.
10. Wiederholen Sie Schritt 4 mit einem Gewicht von 150 Gramm.
Tragen Sie die Daten in die Tabelle, dritte Zeile, ein.
Datum:
Lastmasse (m) = 50 Gramm = (50/1000) kg = (5/100) kg = 0,05 kg
Erdbeschleunigung (g) = 10 m/s2
Lastgewicht (w) = mg = (0,05 kg)(10 m/s2) = 0,5 kg m/s2 = 0,5 N
Gewicht der Last (w) = Zugkraft im Seil (F)
|
Nein |
Seilzugkraft (F) |
Frequenz (f) |
Wellenlänge (λ) |
Massendichte der Saite (μ) |
Wellenausbreitungsgeschwindigkeit (v = f) λ) |
|
1 |
0,5 N |
50 Hz |
|||
|
2 |
1,0 N |
50 Hz |
|||
|
3 |
1,5 N |
50 Hz |
Datenanalyse:
– Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Seilspannung und der Wellenlänge?
– Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Seilspannung und der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle?
– Welcher Zusammenhang besteht zwischen Wellenlänge und Ausbreitungsgeschwindigkeit?
Abschluss :
Formulieren Sie Ihr Fazit.
