wissenschaftlicher Extrakt

Aufbau des Experiments und Auswertung:

Horizontale Rotation

Vertikale Rotation

Hier ein Beispiel unserer Protokolle und Diagramme, die wir erstmal so richtig mit dem Computer erstellt und ausgerwertet haben - m.a.u.s. in Aktion.

Auswertung:
Durch analoge Betrachtungen der Translation in der Rotation vor Beginn des Experiments ist uns das Grundgesetz der Rotation (F= m*a ' FDr= mDr*a ' M= J*alpha) bekannt. Mit deren Hilfe und den beiden Experimenten war das Ziel unseres Projekts die Bestimmung des Drehmoments und des Trägheitsmoments.
Die beiden durchgeführten Experimente führten uns zu Gesetzmäßigkeiten.
Im ersten Experiment haben wir zwei Messreihen untersucht. Bei diesem Experiment untersuchten wir die Wirkung des Antriebs unter der Bedingung, dass das Trägheitsmoment konstant gehalten wurde. Mit der ersten Messreihe haben wir Alpha in Abhängigkeit von der Kraft untersucht, dabei haben wir den Antriebsradius konstant gelassen und es hat sich die direkte Proportionalität von Alpha und der Kraft gezeigt ~ F. Mit der zweiten Messreihe haben wir Alpha in Abhängigkeit von dem Antriebsradius unter der Bedingung, dass der Massekörper konstant blieb, überprüft. Die Gesetzmäßigkeit, die sich mit dieser Messreihe wiederspiegelte, war die direkte Proportionalität von Alpha und dem Antriebsradius: alpha~ rA. Wenn man beide Proportionalitäten zusammenfasst, erhält man alpha ~ F*rA. Durch die Bedingung, dass J=konst. (M ~ alpha) und das Ersetzen von alpha durch M bei einem P-Faktor von 1, ergab sich folgende Gleichung: M= F*r. Unser Ziel war erreicht!!!

Im zweiten Experiment haben wir ebenfalls zwei Messreihen untersucht. In diesem Experiment haben wir das Trägheitsmoment J untersucht unter der Bedingung, dass der Antrieb konstant blieb. Das Trägheitsmoment in Abhängigkeit von dem Drehkörperradius und Drehkörpermasse haben wir in den Messreihen dargelegt. Das Trägheitsmoment ist dabei direkt proportional zu der Drehkörpermasse und zu dem Quadrat des Drehkörperradius J ~ R² und J ~ mJ. Mit Hilfe dieser Proportionalitäten haben wir das Gesetz des Trägheitsmoments J = mJ*R² gefunden!!

Die Diagramme spiegeln die Proportionalitäten wieder. Bei direkter Proportionalität weisen die Diagramme eine Gerade auf und bei quadratischer Proportionalität eine Parabel. In den Diagrammen zeigen sich die Gesetzmäßigkeiten sehr deutlich.

Fehler: Objektiv: - Stange hat ein Eigengewicht ' Verfälschung der Gesamtmasse
- Lineal mit Zeiger (ungenau ' Zeiger schief)
- Stoppuhr

Subjektiv: - Reaktionszeit
- Augenmaß ' das Massestück auf einen Meter genau einstellen
- Radiusausmessung

Systematisch: - verschiedene Zeitwerte unter gleichen Bedingungen
- Auswuchtung der Stange nicht perfekt
- Reibung

Fehlerkorrektur:
Um den Fehler der Reibung am experimentellen Aufbau zu korrigieren, haben wir einen Reibungsoffset mit einbezogen. Den wir für jede Messreihe neu bestimmt haben. Diesen Reibungsoffset haben wir verwendet um die Reibung so gering wie möglich zu machen.
Den Drehkörperradius haben wir anhand eines Fotos bestimmt, da dieser Wert für uns bei experimentieren belanglos für uns schien. Wir haben uns dieses Foto auf Originalgröße vergrößert um exakt den richtigen Wert zu bestimmen. Am Bildschirm haben wir den Radius mit einem Lineal bestimmt.
Da unsere experimentell gewonnenen Werte die Gesetzmäßigkeiten nicht aufwiesen, haben wir mit Hilfe eines Simulationsprogramm die exakten Werte errechnet. Diese Werte haben wir zum Vergleich in unsere Tabellen als Simulation (S) eingeführt und in den Diagrammen mit dargestellt.
Da wir zu wenig Werte hatten, haben wir in der Simulation mehr Werte berechnen lassen, damit die Diagramme die Gesetzmäßigkeiten besser wiederspiegelten.

Gesamtergebnis:
Mit diesen Experimenten haben wir uns die Grundlagen der Rotation erarbeitet. Wir haben erkannt, dass die Rotation analog der Translation ist. Dass sich mit der Translation alle Gesetze der Rotation herleiten lassen.