Simulic
Deutsch

g mit dem Fadenpendel bestimmen

PhysikMessen und MessunsicherheitAlter 15–16

Wird geladen …

Teilen Problem melden

Stoppen Sie 1, 10 oder 20 Schwingungen eines Fadenpendels, von Hand oder mit einem simulierten Experimentator, dessen Reaktionszeit zufällig schwankt. Jede Messung liefert T und T² mit der Unsicherheit durch die Reaktionszeit; das T²-L-Diagramm erhält eine Ausgleichsgerade, deren Steigung k g = 4π²/k samt Unsicherheit ergibt. Erhöhen Sie die Winkelamplitude, um einen systematischen Fehler zu sehen.

Lektion: Praktikum: Bestimmung von g mit dem Pendel – Messunsicherheit

Was sie zeigt

Bei kleinen Auslenkungen beträgt die Periodendauer eines Fadenpendels T = 2π√(L/g), also T² = (4π²/g)·L: Im T²-L-Diagramm liegt eine Ursprungsgerade mit der Steigung 4π²/g. Stoppen von Hand fügt beim Starten und beim Anhalten der Stoppuhr einen zufälligen Fehler hinzu, und dieser Fehler ist bei einer Schwingung genauso groß wie bei zwanzig; misst man viele Schwingungen und teilt, wird die Periodendauer daher viel genauer. Mehrere Pendellängen und die Steigung der Geraden mitteln die Streuung heraus. Große Amplituden verlängern die Periode etwas, ein systematischer Fehler, den Wiederholen nicht beseitigt.

So funktioniert es

Stellen Sie die Länge L ein und wählen Sie unter Stoppen die Zahl der Schwingungen. Klicken Sie auf Stoppuhr starten, wenn der Pendelkörper die Markierung passiert, zählen Sie die Durchgänge und klicken Sie nach N Schwingungen auf Stoppuhr anhalten, oder nutzen Sie Automatischer Messer. Wiederholen Sie das für mehrere Längen, bis Ausgleichsgerade und g erscheinen. Vergleichen Sie 1, 10 und 20 Schwingungen, erhöhen Sie Reaktion σ, aktivieren Sie Mit wahrem g vergleichen und testen Sie eine große Amplitude.

Einstellbare Parameter

  • Fadenlänge 0,2–2 m
  • Schwingungen pro Messung 1 Schwingung, 10 Schwingungen, 20 Schwingungen
  • Streuung der Reaktionszeit (σ) 0–0,3 s
  • Winkelamplitude 5–40 Grad
  • Wahre Fallbeschleunigung (für Lernende verborgen) 1,6–25 m/s²

Fragen zum Erkunden

  1. Warum liefert das Stoppen von 20 Schwingungen und Teilen durch 20 eine genauere Periodendauer als eine einzelne Schwingung?
  2. Warum bestimmt man g besser aus der Steigung des T²-L-Diagramms als aus einer einzigen Messung?
  3. Ist das gemessene g bei 40° Amplitude größer oder kleiner als der wahre Wert, und warum?

Ähnliche Simulationen