DM280-1F Luftkissenfahrbahn

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1 DM80-F Luftkienfahrbahn Die Luftkienfahrbahn DM80-F dient zur Demontration von Veruchen zur Dynamik und Kinematik geradliniger Bewegung feter Körper. Diee Anleitung oll Sie mit der Bedienung und den Demontrationmöglichkeiten dieer Luftkienfahrbahn vertraut machen. Abb. Inhalt I II III IV Etwa Theorie Bechreibung und Aufbau der Luftkienfahrbahn Zubehör Veruche NTL Fruhmann A-737 Karl Seite von -

2 I Etwa Theorie Die Kinematik unterucht da Wie, den Ablauf der Bewegung, ohne nach dem Warum zu fragen. Dabei werden Bewegungen bechrieben, die ich auf einen feten Bezugpunkt beziehen. Ob ich der Bezugpunkt elber bewegt pielt keine Rolle. E it für alle weiteren Überlegungen zweckmäßig, den Erdboden oder den Experimentiertich al Bezugpunkt zu nehmen. Die Dynamik unterucht die Urache einer Änderung de Bewegungzutand. Ein Körper it dann in Bewegung, wenn ich ein Standort in einer betimmten Zeit verändert. Man untercheidet die geradlinige Bewegung mit gleich bleibender Gechwindigkeit und mit Bechleunigung. Nach dem Gechwindigkeit-Zeit-Geetz lät ich die Körperbewegung betimmen. v= t Ändert ich die Gechwindigkeit v in einem betimmten Zeitraum v a = t t, o ergibt ich für die Bechleunigung: Da eine Bechleunigung kontant it, bedeutet, da die Gechwindigkeit v linear mit der Zeit zunimmt. Wenn zur Zeit t = 0 chon eine gewie Gechwindigkeit v0 vorhanden war, o it die Gechwindigkeit zur Zeit t : v( t) = v + a t 0 II Bechreibung und Aufbau der Luftkienfahrbahn Die Luftkienfahrbahn beteht au einem Vierkant-Aluminiumrohr auf dem Kunttoffchlitten gleiten können. Die Luft tritt au zwei um cm veretzte Lochreihen (D= mm, Lochabtand = 0 mm) an den Obereiten de Aluminiumrohre gleichmäßig au. (Abb. ) Abb. (Luftkienfahrbahn mit den Abmeungen: 000x50x67 mm) Die eine Seite de Aluminiumrohre it verchloen, die andere Seite dient zum Anchlu de Lufttromerzeuger DM700-G über den Druckchlauch DM705-S (Abb.3). An beiden Enden befinden ich Befetigungmöglichkeiten für weitere Vorrichtungen (iehe: III Zubehör). Stellfüße mit Jutierchrauben ermöglichen eine genaue waagerechte Aurichtung (Abb. 4). NTL Fruhmann A-737 Karl Seite von -

3 Abb. 3 (Lufttromerzeuger DM700-G und Druckluftchlauch DM705-S: mit einer Strömunggechwindigkeit von max. 5 m/) Abb. 4 (Jutierchrauben) II.I. Allgemeiner Aufbau und Jutierung Die Luftkienfahrbahn beitzt unterhalb der Halterung ieben Jutierchrauben. Zuätzlich lät ich die waagerechte Aurichtung mittel drei Schrauben an den Stellfüßen vertellen. Die Grundeintellung der Luftkienfahrbahn erfolgt, in dem man die Fahrbahn auf eine waagerechte Arbeitplatte tellt und die Stellchrauben an den Füßen ganz eindreht. Jetzt ollte man mittel Druckluftchlauch (DM705-S) einen Lufttromerzeuger (DM700-G) anchließen. Jetzt ollte man einen Schlitten (DM8-S) aufetzen und den Lufttrom o eintellen, da der Schlitten eben chwebt. Eine horizontale Bewegung de Schlitten kann durch eine Veränderung der ieben Jutierchrauben augeglichen werden. Diee Eintellung ollte man an verchiedenen Stellen der Fahrbahn vornehmen. Nach dieer Grundeintellung kann eine waagerechte Aurichtung auchließlich durch die drei Schrauben an den Stellfüßen verändert werden. III Zubehör Neben dem Lufttromerzeuger und dem Druckchlauch, exitiert für die Luftkienfahrbahn ein reichhaltige Zubehörortiment, welche im Folgenden bechrieben wird. NTL Fruhmann A-737 Karl Seite 3 von -

4 III.I Bai-Set Da Bai-Set (DM80-K Abb.5) enthält zwei Gleitchlitten, deren Mae man durch Auflegen von Zuatzmaen (DM8-M Abb.6) erhöhen kann. Ein vertellbarer Endhalter (DM8-7E Abb.7) ermöglicht eine Eintellung der gewünchten Arbeitlänge. Abb. 5 (Baiet und Erweiterunget) Abb. 6 (Reiter mit Zuatzmae) Abb. 7 (Aufgeetzter Endhalter) NTL Fruhmann A-737 Karl Seite 4 von -

5 Eine eintellbare Start-Stoßvorrichtung (DM8-S Abb.8) ermöglicht einen mehrmaligen kraftgleichen Abtoß eine Gleiter. Diee Vorrichtung it am Fahrbahnende durch Eintecken leicht montierbar. III.II Ergänzunget Da Ergänzunget (DM80-Z) enthält unter anderem eine Spule (800 Wdg) owie einen Eienkern, o da ein Schlitten auch elektrich getartet werden kann. Abb. 8 Abb 9 (Spule mit Anchluleitungen und Eienkern) III.III Empfehlenwerte Zubehör Mit den Präziionlichtchranken (P30-3LR), der vertellbaren Metrecke in Verbindung mit dem inno Univeralzähler (P30-Z) lät ich eine genaue Quantifizierung von Bewegungmeungen erreichen (Abb.0 ) NTL Fruhmann A-737 Karl Seite 5 von -

6 Abb. 0 (Präziiongabellichtchranke) Abb. (Detailanicht) Abb. (Univeral-Zeitzähler inno P30-Z mit angechloenen Lichtchranke) NTL Fruhmann A-737 Karl Seite 6 von -

7 IV Veruche IV.I Gleichförmige Bewegung IV.I.I Mittlere Gechwindigkeit für eine vorgegebene Strecke Aufbau: Die Luftkienfahrbahn wird waagerecht augerichtet und die Stoßvorrichtung eingeteckt. Ein Gleitchlitten (Mae: 70g - ggf. mit Zuatzmaen von je 50 g bechwert) wird an der Stoßvorrichtung aufgetellt. Die Bahn kann mittel Endhalter auf die Fahrlänge eingetellt werden. Durchführung: Eine Stoppuhr wird in Nulltellung gebracht. Bei Abchu de Gleiter wird die Uhr getartet. Beim Erreichen de Bahnende wird die Uhr getoppt. Meprotokoll: Geamtmae de Körper: Geamtlänge de Wege: Meungnr Mittelwert Zeit m Gechwindigkeit km h IV.I.II Mittlere Gechwindigkeit Aufbau: Die Luftkienfahrbahn wird waagerecht augerichtet und die Stoßvorrichtung eingeteckt. Ein Gleitchlitten (Mae: 70g - ggf. mit Zuatzmaen von je 50 g bechwert) wird an der Stoßvorrichtung aufgetellt. Die Bahn kann für jede Einzelwegtrecke mittel Endhalter verkürzt werden. Durchführung: Eine Stoppuhr wird in Nulltellung gebracht. Bei Abchu de Gleiter wird die Uhr getartet. Beim Erreichen de Endhalter wird die Uhr getoppt. Meprotokoll: Geamtmae de Körper: Weglänge 0, m 0,4 m 0,6 m 0,8 m,0 m, m,4 m,6 m,8 m Zeit m Gechwindigkeit km h NTL Fruhmann A-737 Karl Seite 7 von -

8 IV.I.III Mittlere Gechwindigkeit (mit Gabellichtchranke) Aufbau: Die Luftkienfahrbahn wird waagerecht augerichtet und die Stoßvorrichtung eingeteckt. Ein Gleitchlitten (Mae: 70g - ggf. mit Zuatzmaen von je 50 g bechwert) wird an der Stoßvorrichtung aufgetellt. Die Bahn kann mittel Endhalter auf die Fahrlänge eingetellt werden. Die Gabellichtchranken werden über der Fahrbahn montiert. Die Wegtrecke wird über den Lichtchrankenabtand eingetellt. Auf dem Gleitchlitten wird eine Blende (0 g) eingeteckt, die beim Durchfahren der Lichtchranke den Lichttrahl unterbricht. Die Umgebunghelligkeit wird mit dem Regler an der Lichtchranke abgetimmt. Die erte Lichtchranke wird mit dem Eingang L, die zweite Lichtchranke mit L de Univeral-Zeitzähler verbunden. (Eintellung de Zähler: L Start L Stop iehe Abb. und 4) Durchführung: Der Univeralzähler wird in Nulltellung gebracht (Reet). Beim Durchfahren der erten Lichtchranke tartet der Zähler, beim Durchfahren der zweiten Lichtchranke toppt der Zähler. Die Zeit kann am Diplay abgeleen werden. Abb. 4 Meprotokoll: Geamtmae de Körper: Wegtrecke 0, m 0, m 0,3 m 0,4 m 0,5 m 0,6 m 0,7 m 0,8 m 0,9 m Zeit t m Gechwindigkeit v km h NTL Fruhmann A-737 Karl Seite 8 von -

9 IV.I.IV gleichförmige Bechleunigung (mit Gabellichtchranke) Aufbau: Die Luftkienfahrbahn wird waagerecht augerichtet und o aufgetellt, da die rechte Fahrbahneite über den Experimentiertich hinauragt. Ein Gleitchlitten wird mit je einer Zuatzmae bechwert. An der rechten Seite de Schlitten wird ein Haken (DM8-H) eingeteckt. Die Umlenkrolle (DM80-R) wird an der rechten Fahrbahneite angebracht. Ein Hakengewicht (DM0-A g oder DM-A 5g) wird mit einem ca. 50cm langen Schnurtück (P700-A) verknotet und die Schnur wird über die Umlenkrolle gelegt und mit dem Haken am Schlitten verbunden. (Siehe Abb. 5) Da Hakengewicht übt auf den Schlitten eine kontante Kraft (g entpricht ca. 0,0N) au, mit dem der Schlitten bechleunigt wird. (Bei der bechleunigten Geamtmae mu e zur Mae de Schlitten und den Zuatzmaen addiert werden.) Abb. 5 (Gleitchlitten mit montierter Schnur und Umlenkrolle) Die Gabellichtchranken werden über der Fahrbahn montiert. Die zu meende Wegtrecke wird über den Lichtchrankenabtand eingetellt. Auf dem Gleitchlitten wird eine Blende (0 g) eingeteckt, die beim Durchfahren der Lichtchranke den Lichttrahl unterbricht. Die Umgebunghelligkeit wird mit dem Regler an der Lichtchranke abgetimmt. Die erte Lichtchranke wird mit dem Eingang L, die zweite Lichtchranke mit L de Univeral-Zeitzähler verbunden. (Eintellung de Zähler: L Start L Stop iehe Abb. und 4) Durchführung: Der Univeralzähler wird in Nulltellung gebracht (Reet). Beim Durchfahren der erten Lichtchranke tartet der Zähler, beim Durchfahren der zweiten Lichtchranke toppt der Zähler. Die Zeit kann am Diplay abgeleen werden. Die Meung wir mit verchiedenen Abtänden der Lichtchranken wiederholt. Meprotokoll: Geamtmae de Körper: Mae de Hakengewichte: Wegtrecke 0, m 0, m 0,3 m 0,4 m 0,5 m 0,6 m 0,7 m 0,8 m 0,9 m Zeit t Gechwindigkeit v= t m Bechleunigung a = m t NTL Fruhmann A-737 Karl Seite 9 von -

10 IV.II Stoßvorgänge Ein Stoß it eine Wechelwirkung zwichen zwei Körpern, wobei ich beide Körper nach dem Stoß ohne gegeneitige Beeinfluung bewegen. Der Geamtimpul it vor und nach dem Stoß derelbe. IV.II.I Elaticher Stoß It ein Stoß elatich, o bleibt die Energie erhalten. Aufbau: Die Luftkienfahrbahn wird waagerecht augerichtet und o aufgetellt und die Stoßvorrichtung eingeteckt. Zwei Gleitchlitten werden nach den Abbildungen 6 oder 7 vorbereitet und ggf. mit Zuatzmaen bechwert. Der linke Gleiter wird an der Abtoßvorrichtung aufgetellt. Der rechte Gleiter hinter der Metrecke für den erten Gleiter. Abb. 6 (elaticher Stoß mit Gummichnur) Abb. 7 (elaticher Stoß mit Stoßfeder) Vier Gabellichtchranken werden o an zwei Univeralzähler montiert, da der erte Zähler die Durchlaufzeit de erten Schlitten und der zweite Zähler die Zeit de zweiten Schlitten mit. Der Abtand der Lichtchrankenpaare ollte möglicht gleich ein. Die zu meende Wegtrecke wird über den Lichtchrankenabtand eingetellt. Die Umgebunghelligkeit wird mit den Reglern an der Lichtchranke abgetimmt. Durchführung: Die Meung der Durchlaufzeiten der beiden Schlitten wird gemeen. Dann werden die Gleiter mit Zuatzmaen bechwert. Die Meungen werden mit unterchiedlichen Abchugechwindigkeiten wiederholt. (Die Maen der vorbereiteten Gleiter ohne Zuatzgewichte betragen jeweil 90g, die Zuatzgewichte haben je 50g Mae) NTL Fruhmann A-737 Karl Seite 0 von -

11 Meprotokoll: Abtand de Lichtchrankenpaar : Abtand de Lichtchrankenpaar : : Mae de Gleiter (m ) Mae de Gleiter (m ) Zeit (t ) Zeit (t ) Abchutärke 90 g 90 g 90 g 90 g 90 g 90 g 90 g 90 g 90 g 90 g 90 g 90g 90 g 90 g 90 g 90 g Auwertung: Au den Abtänden der Lichtchranken und den Zeiten wird jeweil die Gechwindigkeiten der einzelnen Gleitchlitten betimmt. v = bzw. t v = t Im Idealfall würde m v = m v gelten. Diee Ergebni lät ich jedoch nur annähernd erreichen (Reibungkräfte). IV.II.II Unelaticher Stoß Beim unelatichen Stoß it die kinetiche Energie nach dem Stoß geringer al vor dem Stoß. Aufbau: Die Luftkienfahrbahn wird waagerecht augerichtet und o aufgetellt und die Stoßvorrichtung eingeteckt. Zwei Gleitchlitten werden nach Abbildung 8 vorbereitet. Der linke Gleiter wird an der Abtoßvorrichtung aufgetellt. Der rechte Gleiter hinter der Metrecke für den erten Gleiter. Abb. 8 (unelaticher Stoß mit Aufteckatz P3-F) Vier Gabellichtchranken werden o an zwei Univeralzähler montiert, da der erte Zähler die Durchlaufzeit de erten Schlitten und der zweite Zähler die Zeit der beiden verbundenen Schlitten mit. Der Abtand der Lichtchrankenpaare ollte möglicht gleich ein. Die zu meende Wegtrecke wird über den Lichtchrankenabtand eingetellt. Die Umgebunghelligkeit wird mit den Reglern an der Lichtchranke abgetimmt. NTL Fruhmann A-737 Karl Seite von -

12 Durchführung: Die Meung der beiden Durchlaufzeiten wird erfat. Die Meungen werden mit unterchiedlichen Abchugechwindigkeiten wiederholt. (Die Maen der vorbereiteten Gleiter ohne Zuatzgewichte betragen jeweil 90g, die Zuatzgewichte haben je 50g Mae) Meprotokoll: Abtand de Lichtchrankenpaar : Abtand de Lichtchrankenpaar : : Mae de Gleiter (m ) Mae de Gleiter (m ) Zeit (t ) Zeit (t ) Abchutärke 90 g 90 g 90 g 90 g 90 g 90 g 90 g 90 g 90 g 90 g 90 g 90g 90 g 90 g 90 g 90 g Auwertung: Au den Abtänden der Lichtchranken und den Zeiten wird jeweil die Gechwindigkeiten der einzelnen Gleitchlitten betimmt. v = bzw. t v = t Im Idealfall würde m v = ( m + m ) v gelten. Diee Ergebni lät ich jedoch nur annähernd erreichen (Reibungkräfte). NTL Fruhmann A-737 Karl Seite von -