Versuchsanleitung M4 - Fadenpendel

Aufgabe:

Untersuche die Schwingungsdauer eines Fadenpendels.


Vorbetrachtungen:

  1. Informiere Dich anhand des Arbeitsblattes, ev. auch über das Internet (z.B.unter www.ksluzern.ch/klassenstufen/r4/physik99/gruppe13/ über das Fadenpendel und die an ihm untersuchten Zusammenhänge.
  2. Was ist ein Fadenpendel ?
  3. Was versteht man unter der Schwingungsdauer eines Fadenpendels ?
  4. Welche Größen sollte man in einem Versuch verändern, um die Schwingungsdauer eines Fadenpendels zu untersuchen (Farbe, Volumen, Masse, Fadenlänge, Dichte, Auslenkwinkel, Ort des Versuchs...)?
  5. Wie groß ist bei 1 m Pendellänge die Schwingungsdauer eines Fadenpendels? Wieso sagt man dazu Sekundenpendel? - Berechnung!
  6. Weshalb lassen sich aus der Schwingungsdauer eines Fadenpendels Schlussfolgerungen für die Existens von Bodenschätzen ziehen?

Geräte und Hilfsmittel:

Stativmaterial, Schnur, Massestücke, Uhr, Winkelmesser, Arbeitsblatt


Versuchsanordnung:


Arbeitsanweisungen:

  1. Untersuche die Schwingungsdauer für ein Fadenpendel der Länge 1m bei drei Auslenkwinkeln kleiner als 10° und drei Auslenkwinkeln größer als 10°. Wiederhole die Messungen, um die ersten Messwerte zu bestätigen. Tipp: Es ist sinnvoll, nicht die Dauer einer Schwingung zu bestimmen, sondern z.B. für 10 Schwingungen und das Ergebnis durch 10 teilen. Warum? Zur Einstellung des Auslenkwinkels kann die Länge d für die Pendellänge bei l = 1 m (vgl. Skizze) benützt werden.

    3°

    6°

    9°

    15°

    20°

    30°

    d

    5 cm

    10 cm

    15 cm

    25 cm

    34 cm

    50 cm

  2. Untersuche die Schwingungsdauer für das gleiche Pendel bei einer Auslenkung um 10°, nur dass Du jetzt die Masse veränderst. Verwende drei verschiedene Massen. Wiederhole auch hier die Messungen.
  3. Nun sollst Du untersuchen, ob bzw. welchen Einfluss die Pendellänge auf die Schwingungsdauer hat (10°, gleiche Masse). Verwende als Pendellänge 25cm, 50 cm, 1m, 1,50 m, 3 m. Führe die Messungen 3 x durch. Bilde jeweils den Mittelwert.
  4. Formuliere zu den Arbeitsanweisungen 1 bis 3 Ergebnisse.
  5. Zeichne zu den Messwerten aus Arbeitsanweisung 3 ein Diagramm. (senkrechte Achse - Schwingungsdauer T ; waagrechte Achse - Pendellänge L) Ist T proportional zu L ? Zu welcher Funktion y = f(x) könnte das Schaubild ähnlich sein? Welches physikalische Gesetz lässt sich für die Schwingungsdauer eines Fadenpendels angeben?
  6. Welche Länge müsste Dein Fadenpendel haben, damit die Schwingungsdauer 5 s beträgt?
Hier ist das Arbeitsblatt (doc)

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