Notwendiges Vorwissen
Um dieses Experiment zur gleichmäßig beschleunigten Bewegung verstehen zu können solltest du ...
- ... wissen, wie man die Durchschnittsgeschwindigkeit \(\bar v\) einer Bewegung bestimmt.
Hinweis: Informationen hierzu findest du über die Linkliste am Ende des Artikels.
Benötigte Materialien
- Smartphone oder Tablet mit der App phyphox
- einen leicht fahrenden Wagen (z.B. einen Experimentierwagen oder ein Modellauto)
- eine leicht geneigte Unterlage
- einen Maßstab, ein Maßband oder einen Zollstock
- einige Magnete
- stabiles Klebeband (Panzerband)
Aufbau und Durchführung
In dem folgenden Video stellt dir Sebastian vom phyphox-Team die wichtigsten Schritte zum Aufbau und zur Durchführung des Experiments vor.
Aufnahme der Messwerte mit phyphox
Das Magnetometer deines Smartphones misst ständig die Stärke des Magnetfelds an deinem Gerät. Diese Werte liest phyphox kontinuierlich aus (und stellt sie graphisch im Reiter "ROHDATEN" dar). Aus diesen Daten bestimmt phyphox die Zeitspannen, zwischen denen besonders große Werte des Magnetfelds auftreten. Nach jeder dieser Zeitspannen \(\Delta t\) addiert phyphox zum bisher zurückgelegten Weg einmal den Abstand \(dx\) zwischen zwei Magneten hinzu und berechnet gleichzeitig die Durchschnittsgeschwindigkeit \(\bar v = \frac{dx}{\Delta t}\) für diese Zeitspanne. Eine graphische Darstellung der Ergebnisse, d.h. ein Zeit-Weg-Diagramm (phyphox nennt es Zeit-Entfernungs-Diagramm) und ein Zeit-Geschwindigkeits-Diagramm findest du im Reiter "ERGEBNISSE".
Hilfen zur Durchführung
Die Aufnahme der Bewegung gelingt am besten, wenn du schwache Magnete sehr nahe an das Smartphone platzierst, denn dann überlagern sich die Magnetfelder der einzelnen Magnete nicht. So kannst du den Abstand der Magnete auf bis zu \(10\,\rm{cm}\) verringern und wesentlich genauere Messergebnisse erhalten. Wenn du den Experimentierwagen dann noch auf einer passenden Schiene fahren lässt, so behält er auch den Abstand zu den Magneten.
Beachte, dass die Geschwindigkeits-Achse im Zeit-Geschwindigkeits-Diagramm automatisch skaliert und evtl. nur einen kleinen Ausschnitt des Wertebereichs darstellt. Ein auf den ersten Blick "zackiger" Graph kann deshalb trotzdem eine relativ genaue Geschwindigkeitsangabe darstellen.
Hier noch zwei Abbildungen unseres Versuchsaufbaus.
Aufgabe
Verändere die Neigung der Unterlage und damit die Beschleunigung des Wagens und beobachte, wie sich das Zeit-Weg-Diagramm und das Zeit-Geschwindigkeits-Diagramm verändern.
Über phyphox
Die App phyphox wird von der RWTH Aachen entwickelt und steht allen Interessierten kostenlos zur Verfügung. phyphox ermöglicht es dir, mit den Sensoren deines Smartphones zu experimentieren, Messwerte aufzunehmen und auszuwerten.
Hier geht es zur Website des Projektes / phyphox für iOS / phyphox für Android