Grundpraktikum
Mechanik

Abteilung Mechanik

Die Mechanik ist das älteste Teilgebiet der Physik, und findet seinen Anfang bereits mehrere hundert Jahre vor Christus. Wir beschäftigen uns hier mit Translations- und Rotationsbewegung von Körpern und mit Begriffen wie Masse, Energie, Drehimpuls… Dazu haben wir insgesamt 7 Versuche, an denen man die entsprechenden Gesetzmäßigkeiten untersuchen und nachvollziehen kann.

Die Versuche befinden sich im Gebäude S2/50 (Container vor dem Piloty Gebäude). Bitte beachten Sie auch den Lageplan (wird in neuem Tab geöffnet). Im Folgenden werden die einzelnen Experimente kurz vorgestellt.

Ziel des Versuches ist es, die Fallbeschleunigung (auch: Erdbeschleunigung, Ortsfaktor) g aus der Schwingungsdauer eines Pendels zu bestimmen. Die Messgenauigkeit ist ausreichend hoch, dass bei der analytischen Beschreibung Einflüsse wie Abweichungen vom Modell des mathematischen Pendels, von der Forderung „kleine Winkel“ sowie Auftrieb u.ä. zu berücksichtigen sind.
Weitere Informationen zur Vorbereitung können der Versuchsanleitung (wird in neuem Tab geöffnet) entnommen werden. Außerdem benötigen Sie hierfür Millimeterpapier.

Ziel des Versuches ist es, die physikalischen Gesetze beim elastischen Stoß zweier Körper zu untersuchen. Beide Fälle, zentraler sowie dezentraler Stoß, können realisiert werden. Dabei spielen die Erhaltungssätze für Impuls und Energie eine zentrale Rolle und die daraus resultierende Möglichkeit, Bewegungsabläufe durch Bilanzen dieser beiden Größen zu beschreiben.
Vor der Versuchsdurchführung muss die Versuchsanleitung (wird in neuem Tab geöffnet) durchgearbeitet werden!

Ziel des Versuches ist es, verschiedene Schwingungssituationen eines Drehpendels am Beispiel des berühmten Pohlschen Rades zu untersuchen. Wir betrachten dabei unterschiedlich gedämpfte freie und erzwungene Schwingungen, Resonanzkurven, die zugehörige Phasenverschiebung sowie die Dissipation von Energie im System und klären nebenbei auch die Frage, warum eine Marschkolonne nicht im Gleichschritt über eine Brücke laufen sollte.
Bitte arbeiten Sie vor der Versuchsdurchführung die Versuchsanleitung (wird in neuem Tab geöffnet) durch! Außerdem benötigen Sie für diesen Versuch Millimeterpapier und einfach logarithmische Papier (2 Dekaden (wird in neuem Tab geöffnet)).

In diesem Versuch beschäftigen wir uns mit Drehschwingungen von Körpern unterschiedlicher Masse und Geometrie. Dabei werden sowohl rechnerisch als auch experimentell die Trägheitsmomente unterschiedlicher Körper und Massenverteilungen ermittelt. Außerdem beschäftigt uns die Frage, wie sich eine exzentrische Drehachse auf die Drehbewegung auswirkt.
Vor der Versuchsdurchführung bitte die Versuchsanleitung (wird in neuem Tab geöffnet) durcharbeiten! Für diesen Versuch benötigen Sie auch Millimeterpapier.

Ziel des Versuches ist es, im selbst aufgebauten Experiment ein Thema eigener Wahl aus dem Bereich der Newtonschen Mechanik intensiv zu bearbeiten. Zur Erfassung, Auswertung und graphischen Darstellung auch umfangreicherer Datenmengen stehen PCs mit entsprechenden Messwandlern und -programmen sowie eine Tabellenkalkulation zur Verfügung.
Vor der Versuchsdurchführung muss die Versuchsanleitung (wird in neuem Tab geöffnet) durchgearbeitet werden. Es empfiehlt sich, zur Planung des Versuchs rechtzeitig Kontakt mit dem/der Betreuer*in aufzunehmen!

Nähere Angaben zu den Spezifikationen von einzelnen Bauelementen und Sensoren sowie zu den Softwarepaketen sind den Datenblättern vor Ort zu entnehmen. Deren Beachtung wird insbesondere hinsichtlich der Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Sensoren (Maximalwerte der Messgrößen), aber auch zur Abschätzung der Messungenauigkeiten (kleinste auflösbare Änderung) erwartet!

Ziel des Versuches ist es, die anscheinend unkontrollierte, torkelnde Bewegung eines Kreisels zu verstehen. In dem Versuch wird sich zeigen, dass sich die Bewegung eines Kreisels immer aus den Rotationen um drei durch den Schwerpunkt des Kreisels gehende Achsen zusammensetzt.
Vor der Versuchsdurchführung muss die Versuchsanleitung (wird in neuem Tab geöffnet) durchgearbeitet werden! Eine Kurzanleitung (wird in neuem Tab geöffnet) für das im Versuch eingesetzte SPARK Interface ist ebenfalls vorhanden.

Warum fließt ein Sandhaufen nicht einfach auseinander? Oder warum kommt erst dann Salz aus dem Streuer, wenn wir ihn genügend weit kippen? Ausgehend von solchen einfachen Fragen untersuchen wir den Jamming-Übergang in einem granularen Medium, also den Übergang von einer flüssigkeitsähnlichen Bewegung der Teilchen hin zu einem Zustand, in dem sich die Partikel gegenseitig mechanisch blockieren.

Mit einer modernen Messmethode, der Diffusing Wave Spektroskopie, erhalten wir dabei mit Hilfe der Interferenzmuster von vielfach gestreutem Laserlicht Auskunft über die statistisch gemittelte Bewegung der Sandkörner. Dabei spannen wir den Bogen von den Grundlagen der statistischen Mechanik, die benötigt wird, um die Eigenschaften eines solchen Vielteilchensystems angemessen zu beschreiben, hin zu Fragen aktueller Forschung der Physik kondensierter Materie.

Bitte arbeiten Sie vor dem Versuch sorgfältig die Anleitung (wird in neuem Tab geöffnet) durch. Eine Kurzanleitung (wird in neuem Tab geöffnet) für Gnuplot, damit Sie Ihre Messwerte grafisch darstellen können, ist ebenfalls vorhanden. Bitte planen Sie für diesen Wahlversuch etwas mehr als die übliche Zeit ein.