Arbeit gegen Reibung

Arbeit gegen Reibung
Aufbau des Experiments
Kurzbeschreibung
Untersuchung von Arbeit und Reibung am ruhenden und bewegten Körper
Kategorien
Vorpraktikum, Mechanik, Digitales Messen
Kompetenzerwerb
Fragestellung entwickeln	0
Hypothesen aufstellen	0
Experiment planen	++
Experiment funktionsfähig aufbauen	+
Beobachten, Messen, Dokumentieren	+
Daten aufbereiten	++
Schlüsse ziehen	0
Informationen
Punkte	5/10
Raumnummer	1'###
Uni	Humboldt-Universität zu Berlin

Fragestellung entwickeln

Mit dem Experiment soll die folgende Fragestellung untersucht werden: In welchen Phasen der Bewegung eines Körpers wird Arbeit an ihm verrichtet?

Vermutung oder Hypothese aufstellen

Für unterschiedliche Phasen einer Bewegung lässt sich die Arbeit experimentell bestimmen. Folgende qualitativen Hypothesen sind von Ihnen zu prüfen.

1. Bewegt sich ein Körper unter Einfluss von Reibung (!) mit konstanter Geschwindigkeit wird Arbeit an ihm verrichtet.
2. Bewegt sich ein Körper ohne Reibung mit konstanter Geschwindigkeit, wird Arbeit an ihm verrichtet.
3. Bewegt sich ein Körper geradlinig-beschleunigt, wird Arbeit an ihm verrichtet.
4. Wirkt eine Kraft auf einen Körper und er bewegt sich nicht, wird Arbeit an ihm verrichtet.
5. Bewegt sich ein Körper im Schwerefeld der Erde aufwärts, wird Arbeit an ihm verrichtet.
6. Wird ein Körper mithilfe eines Flaschenzugs gehoben, wird weniger Arbeit an ihm verrichtet, als wenn er ohne Flaschenzug gehoben würde.

Experiment planen

Aufgabe:

Welche physikalischen Größen müssen Sie messen, um die o.g. Hypothesen zu prüfen? Mit welchen gegebenen Messgeräten lassen sich diese aufnehmen? Erstellen Sie eine Liste mit anzufertigenden Diagrammen, die zur Darstellung der Größen geeignet sind. Skizzieren Sie die Graphen in diesen Diagrammen, die Sie erwarten.

Experiment funktionsfähig aufbauen

Aufgabe:

Bauen Sie das Experiment entsprechend der unteren Abbildung auf. Verbinden sie den Rotary Motion Sensor mit Eingang 1:A und den Force Sensor mit Eingang 2:B. Der am Masse-Klötzchen befestigte Faden läuft über die große Rolle des Rotary Motion Sensor. Dieser zeichnet so die Bewegung des Körpers auf. Die Software EasySense berechnet automatisch Ort, Geschwindigkeit und Beschleunigung. Der Kraftmesser ist entweder zwischen Faden und Klötzchen oder am Ende des Fadens zu befestigen. Führen Sie Testmessungen durch, um sich mit der Software vertraut zu machen. Aktivieren Sie ggf. am Interface Vision „Pc-Verbindung“ / „Interface – Modus“.

Beobachten, Messen, Dokumentieren

Aufgabe:

Führen Sie die von ihnen geplanten Experimente durch. Speichern Sie die gewonnenen Daten und versenden Sie diese per Mail, o.ä.

Daten aufbereiten

Aufgabe:

1. Erstellen Sie Graphen mit qti-Plot und erstellen Sie lineare Fits.
2. Für die letzte Hypothese müssen Sie die Flächen unter zwei Graphen bestimmen. Nutzen Sie dafür ihre Fits. Bestimmen Sie die Fehler mithilfe der Größtfehler-Abschätzung.

Schlüsse ziehen und diskutieren

1. Ja: Bewegt sich ein Körper unter Einfluss von Reibung (!) mit konstanter Geschwindigkeit wird Arbeit an ihm verrichtet.
2. Nein: Bewegt sich ein Körper ohne Reibung mit konstanter Geschwindigkeit wird Arbeit verrichtet.
3. Ja: Bewegt sich ein Körper geradlinig-beschleunigt, wird Arbeit verrichtet.
4. Nein: Wirkt eine Kraft auf einen Körper und er bewegt sich nicht, wird Arbeit an ihm verrichtet.
5. Ja: Bewegt sich ein Körper im Schwerefeld der Erde aufwärts, wird Arbeit an ihm verrichtet.
6. Nein: Wird ein Körper mithilfe eines Flaschenzugs gehoben, wird weniger Arbeit an ihm verrichtet, als wenn er ohne Flaschenzug gehoben würde.

Geräte an der Station

Gerät	Ort
Rotary Motion Sensor	3-25-5
umlaufender Faden	3-23-2 oder Patrick
Massestücke	3-13-6
Wagen	3-25-6
Interface Vision	3-25-5
Laptop	2-9-5