Ende des Lebens
Prinzip
Eine klassische Methode der Geschwindigkeitsbestimmung eines
Projektils ist das Schießen dieses Projektils in eine Ruhemasse,
die als Pendel aufgehängt ist. Hierbei verbleibt das Projektil in
der Pendelmasse und schwingt mit dieser mit. Es handelt sich um
einen unelastischen Stoß, d. h. der Impuls ändert sich nicht. Wenn
die mechanischen Daten des Pendels bekannt sind, lässt sich die
Geschwindigkeit der Pendelmasse (zuzüglich der Projektilmasse) am
niedrigsten Pendelschwingungspunkt aus der Amplitude der
Pendelschwingung bestimmen. Der Impuls der beiden Massen muss in
dieser Schwingungsphase genau so groß wie der Impuls des Projektils
vor dem Auftreffen auf den Pendel sein. Wenn man also die Massen
des Pendels und des Projektils kennt, lässt sich die
Geschwindigkeit des Projektils berechnen.
Um eine gefahrlose Anwendung dieses Messverfahrens zu
gewährleisten, wird hier folgende Versuchsanordnung verwendet: Eine
Stahlkugel wird mit Hilfe eines Feder-Katapults auf die Masse eines
Pendels geschossen. Das Pendel besitzt einen Hohlraum, in dem
die Stahlkugel gehalten werden kann.
Wenn zusätzlich zu diesem Versuchsaufbau zwei Lichtschranken und
eine Zeitmessungseinheit verwendet werden, kann auf direkte Weise
die Anfangsgeschwindigkeit des Projektils gemessen werden.
Aufgabe
1. Messung der Schwingungsamplitude des ballistischen Pendels
nachdem die Stahlkugel bei den drei Spannungsenergien des Katapults
vom Pendel aufgenommen wurde.
2. Berechnung der Anfangsgeschwindigkeiten der Kugel aus den
gemessenen Schwingungsamplituden und den mechanischen Daten des
Pendels unter Verwendung der Näherungsgleichung (3).
3. Auftragung der Geschwindigkeit v der Stahlkugel als
Funktion der maximalen Auslenkung phi (0...90°) des
Pendels gemäß Gleichung (3) unter Berücksichtigung der besonderen
mechanischen Daten des Experiments.
4. Berechnung des Korrekturfaktors
fcor für den verwendeten Pendel.
Dieser dient dazu die Abweichung der mit Hilfe der Gleichung (3)
berechneten Geschwindigkeiten von den durch die exakte Theorie
vorhergesagten Geschwindigkeiten zu kompensieren. Korrektur der in
Aufgabe 2 ermittelten Geschwindigkeiten.
5. Wenn die für die direkte Messung der
Projektilgeschwindigkeiten benötigten Bauteile vorhanden sind:
Messung der Anfangsgeschwindigkeiten bei den drei Spannungsenergien
des Katapults. Hierzu werden je zehn Messungen durchgeführt und der
Duchschnittswert berechnet. Auftragung der Messpunkte in das
Diagramm aus Aufgabe 3. Erörterung und Erklärung der systematischen
Abweichung der gemessenen von der theoretischen Kurve.
(Bitte beachten: Versuchbeschreibung nur in englischer Sprache
erhältlich)
Eine klassische Methode der Geschwindigkeitsbestimmung eines
Projektils ist das Schießen dieses Projektils in eine Ruhemasse,
die als Pendel aufgehängt ist. Hierbei verbleibt das Projektil in
der Pendelmasse und schwingt mit dieser mit. Es handelt sich um
einen unelastischen Stoß, d. h. der Impuls ändert sich nicht. Wenn
die mechanischen Daten des Pendels bekannt sind, lässt sich die
Geschwindigkeit der Pendelmasse (zuzüglich der Projektilmasse) am
niedrigsten Pendelschwingungspunkt aus der Amplitude der
Pendelschwingung bestimmen. Der Impuls der beiden Massen muss in
dieser Schwingungsphase genau so groß wie der Impuls des Projektils
vor dem Auftreffen auf den Pendel sein. Wenn man also die Massen
des Pendels und des Projektils kennt, lässt sich die
Geschwindigkeit des Projektils berechnen.
Um eine gefahrlose Anwendung dieses Messverfahrens zu
gewährleisten, wird hier folgende Versuchsanordnung verwendet: Eine
Stahlkugel wird mit Hilfe eines Feder-Katapults auf die Masse eines
Pendels geschossen. Das Pendel besitzt einen Hohlraum, in dem
die Stahlkugel gehalten werden kann.
Wenn zusätzlich zu diesem Versuchsaufbau zwei Lichtschranken und
eine Zeitmessungseinheit verwendet werden, kann auf direkte Weise
die Anfangsgeschwindigkeit des Projektils gemessen werden.
Aufgabe
1. Messung der Schwingungsamplitude des ballistischen Pendels
nachdem die Stahlkugel bei den drei Spannungsenergien des Katapults
vom Pendel aufgenommen wurde.
2. Berechnung der Anfangsgeschwindigkeiten der Kugel aus den
gemessenen Schwingungsamplituden und den mechanischen Daten des
Pendels unter Verwendung der Näherungsgleichung (3).
3. Auftragung der Geschwindigkeit v der Stahlkugel als
Funktion der maximalen Auslenkung phi (0...90°) des
Pendels gemäß Gleichung (3) unter Berücksichtigung der besonderen
mechanischen Daten des Experiments.
4. Berechnung des Korrekturfaktors
fcor für den verwendeten Pendel.
Dieser dient dazu die Abweichung der mit Hilfe der Gleichung (3)
berechneten Geschwindigkeiten von den durch die exakte Theorie
vorhergesagten Geschwindigkeiten zu kompensieren. Korrektur der in
Aufgabe 2 ermittelten Geschwindigkeiten.
5. Wenn die für die direkte Messung der
Projektilgeschwindigkeiten benötigten Bauteile vorhanden sind:
Messung der Anfangsgeschwindigkeiten bei den drei Spannungsenergien
des Katapults. Hierzu werden je zehn Messungen durchgeführt und der
Duchschnittswert berechnet. Auftragung der Messpunkte in das
Diagramm aus Aufgabe 3. Erörterung und Erklärung der systematischen
Abweichung der gemessenen von der theoretischen Kurve.
(Bitte beachten: Versuchbeschreibung nur in englischer Sprache
erhältlich)
Eigenschaften
- PP2131200
- P2131200