Archiv für November 2016

Messung eines Trägheitsmomentes mit dem Smartphone

Was ich gemacht habe: Für einen Experiment-orientierten Vortrag zum Thema Drehung, Kreisel, Scheinkräfte, Bezugssysteme wollte ich das Trägheitsmoment von mir, der mit ausgestreckten Armen ein 4 kg  schweres Rad hält und auf einem Drehstuhl sitzt, bestimmen. Hierfür wurde ein Stangengerüst am Drehstuhl befestigt, welches zum einen für eine möglichst gleich bleibende Sitzposition bei Versuchswiederholungen sorgen und zum anderen die Verbindung zum angreifenden konstanten Drehmoment sicher stellen sollte. Das konstante Drehmoment wurde durch ein 1kg schweres Gewicht realisiert, welches über eine Umlenkrolle während seiner Beschleunigung im Gravitationsfeld der Erde eine konstante Kraft auf den äußeren Rand der Felge des oberen, an dem Stangengerüst befestigten, horizontal ausgerichteten Rades und somit unter konstantem Abstand zur Drehachse ausübte.

messung-gesamt …weiterlesen »

29. November 2016 | Veröffentlicht von Benedikt Käsbach | Kein Kommentar »
Veröffentlicht unter Allgemein, Smartphone & Tablet

Versuch einer präziseren Messung: Smartphone in Atwood-Fallmaschine

Nachdem ich mich bereits im Rahmen des vorigen Beitrags mit dem Accelerometer meines Smartphones auseinandergesetzt habe, wollte ich anschließend noch überprüfen, von welcher Qualität die Messwerte des Sensors bei schnell ablaufenden Bewegungen sind. Auch im zuvor zitierten Paper (Vogt, P. (2014): Smartphone Physics: Beschleunigungsmessungen im Physikunterricht – Lernanlässe oder Lernhindernisse?, PhyDid B – Didaktik der Physik – Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung) wurde angemerkt, dass sich die Erfassung schneller Prozesse aufgrund der limitierten Aufnahmefrequenz der Sensoren als problematisch erweisen würde.

Um die zuvor angesprochene Frage der Kompatibilität der Sensor-Apps mit meinem alten Smartphone wieder aufzugreifen: Gern hätte ich etwas mit der Software phyphox versucht, die bei meinen Kommilitonen aus dem Seminar sehr beliebt zu sein scheint und auch vielversprechend aussieht – diese konnte ich aber tatsächlich nicht auf meinem sechs Jahre alten Gerät installieren. (Bedauerlicherweise hatte ich auch gerade in dieser Woche keine Zeit, in die Sammlung zu fahren und mit den eingekauften Geräten zu experimentieren.) Auf die App phyphox verweisen möchte ich basierend auf meinem Eindruck der Experimente anderer dennoch, da deren Funktionsumfang und Design die der von mir verwendeten doch sichtlich übersteigt.

Im Folgenden bleibe ich also bei der App Sensor Kinetics Pro und der in der Vollversion mitgelieferten Exportfunktion von CSV-Dateien. Auf die Probe gestellt wird die Messwerterfassung des Accelerometers in Sekundenbruchteilen. …weiterlesen »

27. November 2016 | Veröffentlicht von Jordi Kling | Kein Kommentar »
Veröffentlicht unter Allgemein, Smartphone & Tablet

Messung der Zentrifugalbeschleunigung mit dem Smartphone

Im Folgenden habe ich eine Messung der Zentrifugalbeschleunigung mit dem Samrtphone auf dem Zentralkraftgerät durchgeführt, äuquivalent zu der mit Cobra4. Auf die Fahrbahn des Zentralkraftgerätes wurde anstatt der Messeineiheit von Cobra4 das Smartphone befestigt. Ziel der Messung war es zu zeigen, dass während einer gleichmäßigen Kreisbewegung die Beschleunigung a in tangentialer Richtung gleich Null und in radialer Richtung maximal ist.

img_20161128_1305261

…weiterlesen »

27. November 2016 | Veröffentlicht von Yvonne Graef | Kein Kommentar »
Veröffentlicht unter Allgemein, Smartphone & Tablet

Das Pendel – ein Versuch zur Bestimmung der Periodendauer

Was hatte ich vor?

Mein Plan war heute eine möglichst einfache Möglichkeit zu finden, die Periodendauer eines Pendels zu bestimmen. Die Erfassung der notwendigen Daten sollte mein LG-P710 leisten. Dafür hatte ich mir bereits im Vorfeld die kostenlose App „SensorMax“ heruntergeladen und installiert.

Versuch 1

Die Idee war hierbei, den Näherungssensor des Smartphones als Lichtschrankenersatz zu benutzen, die gleichzeitig die Daten selbst aufnehmen und verarbeiten kann. Der Näherungssensor hat eine Reichweite von 5cm und zeigt in der Regel binär kodiert an, ob sich ein Objekt vor dem Sensor befindet oder nicht.

Aufbau: an einer am Tisch fixierten Stativstange sind a) ein Fadenpendel und b) eine Schiene als Halterung für das Smartphone angebracht. Letzteres findet hier sehr guten Halt.
img_20161123_134804 img_20161123_134817

Durchführung: die App wird gestartet und das Massestück schwingt in einem Abstand unter 5cm vor dem Näherungssensor im Smartphone hin und her. Die Schwierigkeit besteht darin die Erstauslenkung so zu gestalten, dass das Massestück nicht das Smartphone trifft.

Daten: Diese wurden in der Tat binär in einer .csv-Datei ausgegeben, welche leicht auf den Computer kopiert und ausgewertet werden konnte. Nachfolgend ist die grafische Darstellung der Messreihe abgebildet. Dabei bedeuten Ausschläge nach oben, dass kein Objekt im 5cm Abstand erkannt wurden.

kurve-naeherungssensor1

Auswertung: Wie in der oben stehenden Grafik zu erkennen, trifft die aufgenommene die wahre Periodendauer nicht ausreichend gut, was die Glaubwürdigkeit der Messung in Zweifel ziehen muss. Der erste Teil der Messung ist dabei noch nicht einmal abgebildet. Von 976 Messwerten wurden die ersten 500 ausgeblendet, da diese das Massestück nicht erkannt haben. Ab dem Zeitpunkt der Wahrnehmung des Massestücks scheint es, als würde die Periodendauer zunehmen, was mit der Geschwindigkeit des Objekts zusammenhängt. Dieses verweilt bei kleineren Auslenkungen länger vor dem Sensor und bestimmt die Breite der Erkennung. Leider ist die Messreihe in der Art für die Bestimmung der Periodendauer unbrauchbar, was auch nicht durch eine Verkürzung der Messintervalle (von 20ms auf 5 ms) behoben werden konnte. Als Ursachen sind hier die Breite des Massestücks und die nicht ausreichende Sensibilität des Näherungssensors zu vermuten.

Fazit: Diese Art der Bestimmung der Periodendauer eines Fadenpendels ist nicht brauchbar, weshalb dies auch didaktisch in diesem Bezug nicht weiter ausgewertet werden kann. Vielmehr können hier Fragen zur Genauigkeit von Messinstrumenten und zur technischen Realisierung von Experimenten aufgeworfen werden. Diese bedürfen jedoch der Kenntnis und Erkenntnis über die zugrunde liegenden Vorgänge.

…weiterlesen »

24. November 2016 | Veröffentlicht von Carsten Menzl | Kein Kommentar »
Veröffentlicht unter Allgemein, Smartphone & Tablet

Messung verschiedener Winkelgeschwindigkeiten als Demonstrationsversuch

Zielsetzung des Versuchs ist die Verbesserung des vorigen Versuchs durch einen nutzerunabhängigeren Aufbau und eine App, die besser zur Messung der Winkelgeschwindigkeit geeignet ist.

Aufbau
cimg4143
Versuchsaufbau mit 250 g Masse auf dem Wagen

…weiterlesen »

22. November 2016 | Veröffentlicht von Stephen Mayer | Kein Kommentar »
Veröffentlicht unter Allgemein, Smartphone & Tablet