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28.03.2010
Protokoll
Fach: Physik
Fachlehrer: J. Heidinger
Datum: 21.01.2010
Protokollant: Muhammed E. Günes
TOP1: Besprechung der Hausaufgaben
TOP2: Einführung in das Thema „Wasserwellen“
TOP1:
Zu Beginn der Stunde wurden die Aufgaben A5, A6 und A7 des Arbeitsblattes „mechanische Schwingungen“
besprochen:
Aufgabe 5:
An einer Schraubenfeder mit der Federkonstante D = 6 N/m hängt ein Körper mit der Masse m = 50 g. Durch eine
vertikal nach unten wirkende Kraft wird der Körper zunächst um die Strecke r = 10 cm aus seiner
Gleichgewichtslage ausgelenkt. Der Körper wird dann freigegeben und führt eine Schwingung aus.
a) Berechne die Kraft F, die den Körper um die Stecke r auslenkte. (0,6 N)
b) Bererchne die Schwingungsdauer T der freien Schwingung. (0,574 s)√√√
c) Berechne die Geschwindigkeit v, mit der der Körper durch die Gleichgewichtslage schwingt. (109 cm/s)
a) Geg.: D=6N/m ; m=50g ; r=s=10cm
Ges.: F
Lsg.: F=D*s
F=6N/m*0,1m
F=0.6N
b) Ges.: T
Lsg.: T=2π*√(m/D)
T=2π*√(0.05kg/6N/m)=0.574s
c) Ges.: v
Lsg.: v=2π*r = 2π*10cm = 109cm/s=1.09m/s
T
0.574s
Aufgabe 6:
An einer Schraubenfeder hängt ein Körper mit der Masse m = 200 g. Durch die vertikal nach unten wirkende Kraft
F = 0,5 N wird der Körper zunächst um die Strecke r = 10 cm aus seiner Gleichgewichtslage ausgelenkt. Der
Körper wird dann freigegeben und führt eine freie Schwingung aus.
a) Berechne die Schwingungsdauer T der Schwingung. (1,23 s)
b) Berechne die Geschwindigkeit v, mit der der Körper durch die Ruhelage schwingt. (49,9 cm/s)
a) Geg.: m=200g ; F=0.5N ; r=10cm
Ges.: T
Lsg.: T=2π*√(m/D)
=2π*√(0.2kg/5N/m)=1.26s
b) Ges.: v
Lsg.: v=2π*r = 2π*10cm=50cm/s
T
1.25s
D=F/r=0.5N/0.1m=5N/m
Aufgabe 7:
An einer Schraubenfeder hängt ein Körper mit der Masse m = 500 g. Er führt in vertikaler Richtung einer freie
Schwingung aus. Im Zustand der äußersten Auslenkung ist er r = 12 cm von der Gleichgewichtslage entfernt, er
erfährt dabei die Beschleunigung a = 60 cm/s2. Berechne die Federkonstante D der Schraubenfeder. (2,5 N/m)
Geg.: m=500g ; r=12cm ; a=60cm/s2
Ges.: D
Lsg.:F=D*s=m*a │*m
ao=D/m*r │:r
ao/r= D/m │*m
ao/r*m=D
D=0.6m/s2 *0.5kg=2.5N/m
0.12m
TOP2:
Danach folgte ein Tafelanschrieb, der wie folgt aussah:
8.Wasserwellen
a) Entstehung
Kreisförmige Bewegungen sind phasenverschoben. Es entstehen verlängerte Täler und verkürzte Berge.
b) Die Wellenmaschine
Ein Motor betreibt über einen Exzenter einen Stift, der in die Wasseroberfläche eintaucht. Durch Adhäsionskräfte
wird beim Herausziehen ein Teil der Wassermoleküle angehoben und beginnt zu schwingen. Es entsteht eine
kreisförmige Welle.
c) Sichtbarmachung
Aufgrund der Lichtbrechung entsteht beim Wellenberg ein heller Streifen, beim Wellental ein dunkler Streifen.
d) Standbild
Mit Stroboskoplicht werden die fortschreitenden Wellen so beleuchtet, dass genau nach einer Schwingungsdauer T
wieder geblitzt wird. Die Welle breitet sich genau um eine Wellenlänge aus. Dadurch erscheint das Bild stehend.
e) Kreiswelle und Wellenfront
1) Punkterreger
2) Balkenerreger