Grundpraktikumsversuche mit erweiterten Lerninhalten - UNI
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Grundpraktikumsversuche mit erweiterten Lerninhalten Ilja Rückmann Universität Bremen Bad Honnef 2009 Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 1 / 24 Gliederung 1 Übersicht über die Praktika in Bremen 2 Klassische GP-Versuche 3 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Optische Taupunktmessung Drei weitere Versuche Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 2 / 24 Übersicht über die Praktika in Bremen Gliederung 1 Übersicht über die Praktika in Bremen 2 Klassische GP-Versuche 3 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Optische Taupunktmessung Drei weitere Versuche Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 3 / 24 Übersicht über die Praktika in Bremen Übersicht über die Praktika in Bremen GP über 4 Semester (bei Physik VF, HF, NF) 1. 10 5 2. 12 6 3. 12 6 4. 8 4 Semester Versuche (VF, HF) Versuche (NF) 6. 2 2 7. 2 2 8. 2 PP Semester Versuche (VF, HF) Versuche (NF) FP 5. 2 PP* *Projektpraktikum Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 4 / 24 Klassische GP-Versuche Gliederung 1 Übersicht über die Praktika in Bremen 2 Klassische GP-Versuche 3 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Optische Taupunktmessung Drei weitere Versuche Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 5 / 24 Klassische GP-Versuche Klassische GP-Versuche GP Versuche oft fertig konguriert (auÿer E-Dynamik, 3. Semester) Nur geringe Variation möglich Untersuchung eines physikalischen Zusammenhangs Kennenlernen von Messtechniken (Stoppuhr,. . . , Oszilloskop,. . . ,Videoanalyse,..., PCMesswerterfassung,...) Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 6 / 24 Klassische GP-Versuche Probleme Experimentelle und handwerkliche Fähigkeiten kaum oder immer weniger entwickelt Hilosigkeit bei oenen Aufgabenstellungen Überprüfen Sie mit der Luftkissenschiene oder der Atwoodschen Fallmaschine das 2. Newtonsche Gesetz Führen Sie Messungen mit geeigneten Massenkombinationen durch Zeigen Sie den Zusammenhang in geeigneten graschen Darstellungen Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 7 / 24 Idee Gliederung 1 Übersicht über die Praktika in Bremen 2 Klassische GP-Versuche 3 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Optische Taupunktmessung Drei weitere Versuche Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 8 / 24 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Komplexer Versuch am Ende des Semesters Kompletter Aufbau der Messapparatur durch Studierende Anwendung von bisher Gelerntem aus verschiedenen Gebieten Die eigentliche Messung geht relativ schnell 2. Semester: Optik und Thermodynamik Taupunktbestimmung Anwendung von Optik, Thermodynamik und Grundkenntnissen der Elektrik Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 9 / 24 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Optische Taupunktmessung Bestimmung der absoluten und relativen Luftfeuchtigkeit f f und ϕ = mD /V = ρD ϕ = f /fm (T ) Abkühlung eines Spiegels bis zum Taupunkt τ f ≈ fmax (τ ) SD (τ )V = fmax (τ )VR τ p Sättigungsdampfdruck als Funktion der Temperatur ist tabelliert Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 10 / 24 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Korrektur Abkühlung bei p=const. =⇒ Volumenabnahme =⇒ Anstieg der Dichte von Luft und von Wasserdampf Masse Dampf ist konstant: D = fT VT = fmax (τ )Vτ m Zustandsgleichungen T = fT VT RT = fmax (τ )Vτ T τ pV pVτ Korrektur f T = fmax (τ ) Tτ f muss zu kleineren Werten hin korrigiert werden Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 11 / 24 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Geräte und Teile Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 12 / 24 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Optischer Aufbau Lampe, Lochblende, Spiegel, Linse, groÿächiger Detektor (Solarzelle) Keine Zeichnung, aber Hinweise: Spiegel groÿächig ausleuchten Einfallswinkel Spiegel 30 bis 45° Wendel auf Spiegel und Lochblende scharf auf Detektor abbilden Detektorspannung unterhalb der Sättigungsspannung Deutliche Signaländerung beim Anhauchen Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 13 / 24 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Anschluss Temperatursensor Dünnschicht-Platinwiderstand PT1000 (1000 Ω bei 273 K, linearer Koezient 3,85 Ω/K) Betrieb nur mit kleiner Spannung (Erwärmung!) Anschluss an CASSY, Schaltung vorgegeben: U PT = RB11 UPT + U1 = UPoti I Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 14 / 24 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Anschluss Temperatursensor an CASSY T RPT (273 K) + 273 K + Oset = RPT (T )− 3,85 Ω K Oset ist mittels CASSY zu kalibrieren (Raumtemperatur) Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 15 / 24 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Anschluss Peltierelement Schaltung gegeben Kennenlernen der Konstantstromfunktion des Netzgeräts Kurzfristige Einschaltung über Morsetaster Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 16 / 24 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Der zusammengebaute Versuch Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 17 / 24 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Messung und Auswertung Temperatur des Spiegels Detektorsignal Grasche Extrapolation zur genauen Taupunktbestimmung Vergleich des Wertes mit denen anderer Gruppen zur Gröÿtfehlerabschätzung Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 18 / 24 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Versuch 1 CD-Spektrometer Bestimmung der Lumineszenzmaxima von drei Leuchtdioden CD-Gitter in Reexionsanordnung Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 19 / 24 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Versuch 2 Aufnahme der Kennlinien von Si- und Ge-Diode Geräte: Frequenzgenerator, Oszilloskop und/oder Multimeter Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 20 / 24 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Lorentzkraftgetriebene schwingende Saite Transversale Seilschwingungen Konzept der stehenden Wellen Erzwungene Schwingungen, Phasenverschiebung im Resonanzfall Lissajousguren Lorentzkraft Umgang mit Oszilloskop und Frequenzgenerator Beobachtung von Harmonischen mit dem Auge und durch Verschiebung des Magneten (ohne Stroboskop) Frequenzanalyse: harmonische und anharmonische Anregung Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 21 / 24 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Lorentzkraftgetriebene schwingende Saite 5. Harmonische Saitenlänge: 90 cm Knotenabstand: 18 cm Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 22 / 24 Idee Komplexer Versuch am Ende des Semesters Lorentzkraftgetriebene schwingende Saite Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 23 / 24 Anhang Danksagung Dank an die Techniker im Praktikum: Waltraud Homann Silke Glüge Peter Kruse Christoph Windzio Versuche unter: www.praktikum.physik.uni-bremen.de Ilja Rückmann (Universität Bremen) Versuche mit erweiterten Lerninhalten Bad Honnef 2009 24 / 24
