Momentan- und Durchschnittsgeschwindigkeit (Fahrbahn)
Material:
- Langer Tisch
- Fahrbahn aus zwei Schiebeteilen
- Umlenkrolle, Faden, Gewicht (10g)
- Waagen für Fahrbahn
- Wasserwaage
- 2x Lichtschranke mit Anzeige
- Stativmaterial
Beschreibung:
Bei dem Versuchsaufbau mit der kleinen Fahrbahn kann der Begriff der Momentangeschwindigkeit und der Durchschnittsgeschwindigkeit diskutiert werden. Dabei wird die Fahrbahn möglichst waagrecht auf den Tisch gestellt (Drehfüsse) und es werden zwei Lichtschranken in einem festen Abstand montiert. Für die Messung der Durchschnittsgeschwindigkeit wird die Zeitmessung ausgelöst, wenn der Waagen mit dem Reiter durch die erste Lichtschranke fährt und gestoppt, wenn der Waagen mit dem Reiter durch die zweite Lichtschranke fährt (Bild01: Momentan- und Durchschnittsgeschwindigkeit (Fahrbahn) 01. Der Übergang von der Durchschnitts- zur Momentangeschwindigkeit bedeutet, dass man die Messtrecke immer kleiner macht. Bei der Lichtschranke kann der Modus umgestellt werden, dass die Zeitmessung beginnt, wenn der Reiter auf dem Waagen die Lichtschranke unterbricht und die Zeitmessung stoppt, wenn der Reiter die Lichtschranke wieder verlässt (Bild02: Momentan- und Durchschnittsgeschwindigkeit (Fahrbahn) 02. Stellt man beide Lichtschranken auf die Messung der Durchfahrtszeit und somit der Momentangeschwindigkeit ein, so misst man bei einer gleichförmigen Bewegung im Rahmen der Messgenauigkeit bei beiden Lichtschranken die gleiche Zeit (Bild03: Momentan- und Durchschnittsgeschwindigkeit (Fahrbahn) 03). Die kleinen Abweichungen hängen vor allem mit der nicht ganz waagrechten Fahrbahn oder mit Reibungsverlusten zusammen. Um eine beschleunigte Bewegung zu realisieren, wird der Waagen über eine Umlenkrolle und einem Faden mit einem Gewicht versehen (Bild04: Momentan- und Durchschnittsgeschwindigkeit (Fahrbahn) 04). Misst man nun die beiden Durchfahrtszeiten, so sieht man sehr deutlich, dass der Waagen schneller wird und somit seine Momentangeschwindigkeit ebenfalls größer wird (Bild05: Momentan- und Durchschnittsgeschwindigkeit (Fahrbahn) 05).
Betriebsanweisungen:
Elektrische Betriebsmittel (Elektrogeräte)
Versuchsbilder:
