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00:55 IWF (Göttingen) Deutsch 2003

Plastische Verformung und Zerreißfestigkeit

Als Fortsetzung des Experimentes "Elastische Verformung: Hooke'sches Gesetz" (C 14833), das sich auf den elastischen Bereich kleiner Zugspannungen beschränkt, wird hier für einen Kupferdraht die bei genügender Zugbelastung auftretende plastische, d. h. bleibende Verformung gezeigt, die schließlich zum Bruch führt, wenn die Belastungsgrenze, die "Zerreißfestigkeit", erreicht ist. Ein 40 cm langer Kupferdraht von 0,4 mm Durchmesser ist senkrecht an einem Stativ befestigt und kann durch Auflegen von Gewichten auf eine angehängte Halterung zugbelastet werden. Ein sich darunter befindliches Kissen dämpft beim Bruch des Drahtes den Fall der Halterung mit den Gewichten ab. Die Zugbelastung erfolgt in drei Schritten durch Auflegen von Gewichten. Zunächst bewirkt ein 2-kg-Gewicht eine erste deutliche Längenzunahme. Ein weiteres 1-kg-Gewicht führt zu einer weiteren Längenzunahme von einigen cm, die aber aufgrund von Verfestigungsvorgängen im Draht bei einem konstanten Betrag stehen bleibt. Schließlich wird durch das Hinzufügen eines kleinen 200-g-Gewichtes die Zerreißfestigkeit überschritten, so dass der Draht reißt.
  • Erscheinungsjahr: 2003
  • Herausgeber: IWF (Göttingen)
  • Sprache: Deutsch
04:49 IWF (Göttingen) Deutsch 2003

Freie und erzwungene Schwingungen eines Drehpendels (Pohlsches Rad)

Einige grundlegende Eigenschaften harmonischer Oszillatoren werden am Beispiel eines Drehpendels ("Pohl'sches Rad") vorgeführt. Im Einzelnen geht es um freie gedämpfte Schwingungen und um erzwungene Schwingungen. Neben den stationären Bewegungen werden auch die zum Teil lange andauernden Einschwingvorgänge gezeigt. Ein mit einer Schneckenfeder versehenes Drehpendel lässt sich durch eine Wirbelstrombremse dämpfen und über einen Exzenter zu erzwungenen Schwingungen anregen. Für die Versuche wird ein ebenfalls speziell für Vorführungszwecke im Hörsaal konzipiertes Pendel verwendet, das auf einer optischen Bank befestigt ist und mit einer Linse auf der Hörsaalwand abgebildet wird. Ebenfalls projiziert wird die Anzeige eines Messinstrumentes, dessen Ausschlag proportional zur anregenden Frequenz bei den erzwungenen Schwingungen ist.
  • Erscheinungsjahr: 2003
  • Herausgeber: IWF (Göttingen)
  • Sprache: Deutsch
01:33 IWF (Göttingen) Deutsch 2004

Lissajous-Bahnen

Mit einem Metallstab, der in zwei zueinander senkrechten Richtungen mit verschiedenen Frequenzen schwingen kann, werden Lissajous-Bahnen erzeugt und optisch sichtbar gemacht.
  • Erscheinungsjahr: 2004
  • Herausgeber: IWF (Göttingen)
  • Sprache: Deutsch
01:17 IWF (Göttingen) Deutsch 2003

Transversale Schwingung einer Saite

Die Schwingungen der Saiten von Musikinstrumenten sind viel komplizierter, als man es sich gemeinhin vorstellt (worin sicher auch die Schwierigkeiten für Musiker begründet sind, auf Saiteninstrumenten gut zu spielen). Eine Vielzahl von Oberschwingungen unterschiedlicher Amplitude kann überlagert sein. Die Bewegung einzelner Teilstücke der Saiten ist entsprechend unübersichtlich. In diesem Experiment werden zeitliche Schwingungsverläufe an einer herausgegriffenen Stelle einer Violinsaite optisch sichtbar gemacht. Eine Violinsaite ist horizontal auf einer optischen Bank aufgespannt. Sie kann entweder direkt durch Zupfen oder durch Streichen mit einem Bogen zu Schwingungen angeregt werden. Ein mit Hilfe eines Spaltes ausgeblendeter "Punkt" der Saite wird mit einer Linse an der Hörsaalwand abgebildet. Die Saite wird angezupft, der Ton ist zu hören. An der Projektionswand erscheint zunächst das Bild des Spaltes mit dem schwingenden Punkt der Saite. Bei Rotation der Linsenscheibe sieht man die Zeitabhängigkeit der Schwingung. Es zeigen sich recht verwickelte Schwingungsbilder. Ähnliche Bilder erhält man dann auch für die gestrichene Saite.
  • Erscheinungsjahr: 2003
  • Herausgeber: IWF (Göttingen)
  • Sprache: Deutsch
00:50 IWF (Göttingen) Deutsch 2003

Longitudinale Schwingung einer Spiralfeder

Elastische Spiralfedern lassen sich zu longitudinalen Eigenschwingungen anregen. Die Knoten und Bäuche einer solchen Schwingung werden durch Projektion sichtbar gemacht. Eine kleine waagerecht aufgehängte Spiralfeder wird mit einer Bogenlampe beleuchtet und an der Hörsaalwand abgebildet. Ein Ende ist mit dem Klöppel einer elektrischen Hausklingel verbunden, womit die Schwingungsanregung erfolgen kann. Die Schwingungsanregung über den Klöppel wird ausgelöst. Wenn die Grundfrequenz der Anregung mit einer der Eigenfrequenzen der Feder übereinstimmt, entsteht eine entsprechende stehende Welle bzw. Eigenschwingung. In der Projektion sind die Schwingungsknoten und -bäuche deutlich zu erkennen: In den Knoten sind die betreffenden Federstücke scharf gezeichnet, während in den dazwischen liegenden Bäuchen die Federwindungen verwaschen erscheinen.
  • Erscheinungsjahr: 2003
  • Herausgeber: IWF (Göttingen)
  • Sprache: Deutsch
02:25 IWF (Göttingen) Deutsch 2004

Rotation um freie Achsen

Mit drei Körpern verschiedener Form wird gezeigt, um welche freien Achsen sie stabil rotieren können. Als stabilste freie Achse erweist sich die mit dem größten Trägheitsmoment.
  • Erscheinungsjahr: 2004
  • Herausgeber: IWF (Göttingen)
  • Sprache: Deutsch
02:03 IWF (Göttingen) Deutsch 2004

Trägheitsmomente

Das Trägheitsmoment eines Körpers hängt nicht nur von seiner Masse ab, sondern auch von deren Verteilung in Bezug auf die Drehachse. Dies wird für verschiedene Körperstellungen auf einem Drehstuhl demonstriert.
  • Erscheinungsjahr: 2004
  • Herausgeber: IWF (Göttingen)
  • Sprache: Deutsch
01:29 IWF (Göttingen) Deutsch 2003

Freier Fall

Der freie Fall ist ein Beispiel für eine Bewegung mit konstanter Bahnbeschleunigung. Dies wird mit einem frei fallenden Holzstab quantitativ registriert. Ein etwa 50 cm langer Holzstab mit quadratischem Querschnitt ist dazu mit einem Mantel aus weißem Papier umkleidet und hängt an einer Auslösevorrichtung. Nach Auslösung durchfällt er einen kreisenden Tintenstrahl, der auf dem Papier Zeitmarken mit je 1/50 Sekunde Abstand hinterlässt.
  • Erscheinungsjahr: 2003
  • Herausgeber: IWF (Göttingen)
  • Sprache: Deutsch
01:10 IWF (Göttingen) Deutsch 2004

Freie Rotation eines quaderförmigen Körpers

Nur die Achsen größten und kleinsten Trägheitsmomentes sind freie Achsen, um die ein Körper frei rotieren kann. Drehversuche um andere Achsen führen stets zu Torkelbewegungen.
  • Erscheinungsjahr: 2004
  • Herausgeber: IWF (Göttingen)
  • Sprache: Deutsch
01:00 IWF (Göttingen) Deutsch 2004

Kugeltanz

Eine frei fallende Stahlkugel prallt auf eine Stahlplatte und vollführt dann eine periodische Bewegung. Dabei wird stets ein Bruchteil der mechanischen Energie in Wärme verwandelt, was zu einer amplitudenabhängigen Frequenz führt.
  • Erscheinungsjahr: 2004
  • Herausgeber: IWF (Göttingen)
  • Sprache: Deutsch
01:35 IWF (Göttingen) Deutsch 2004

Behnsches Rohr

Mittels einer sehr empfindlichen Anordnung kann die Differenz der Höhenabhängigkeit des Schweredrucks in einer Luft- und einer Leuchtgasatmosphäre gezeigt werden.
  • Erscheinungsjahr: 2004
  • Herausgeber: IWF (Göttingen)
  • Sprache: Deutsch
01:50 IWF (Göttingen) Deutsch 2004

Bestimmung einer Geschossgeschwindigkeit

Eine Gewehrkugel wird in den Pendelkörper eines Schwerependels großer Schwingungsdauer geschossen. Mit Hilfe des Impulserhaltungssatzes lässt sich aus der Auslenkung die Geschossgeschwindigkeit bestimmen.
  • Erscheinungsjahr: 2004
  • Herausgeber: IWF (Göttingen)
  • Sprache: Deutsch
von 6 Seiten
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