Aufbau und Durchführung
Die leitende Metallkugel im Startkontakt schließt den grünen "Startstromkreis" für die auf eine tausendstel Sekunde genau gehende Uhr in Form eines Digitalzählers. Öffnest du nun die Kugelklemme, so fällt die Kugel nach unten. Dabei öffnet die Kugel den Stromkreis und startet die Uhr (der Invert-Knopf des Digitalzählers ist gedrückt). Nun fällt die Kugel frei nach unten und trifft auf den Auffangteller. Dieser wird nach unten gedrückt und schließt dabei den blauen "Stoppstromkreis". Die Uhr am Digitalzähler hält an und du kannst die Fallzeit \(t\) zur zugehörigen Fallhöhe \(h\) ablesen.
Erweiterungsmöglichkeit: Zusätzlich kann neben der Metallkugel auch eine mit Alufolie umwickelte Holzkugel genutzt werden, wenn der Einfluss der Luftreibung gezeigt werden soll.
Beobachtung
Die Animation in Abb. 3 zeigt dir noch einmal schematisch den Aufbau und die Durchführung des Versuchs. Der Animation kannst du aber auch für verschiedene Fallhöhen die zugehörigen Fallzeiten entnehmen.
Aufgabe
Entnimm der Animation in Abb. 3 die in der Tabelle fehlenden Werte für die Fallzeit \(t\), die die Kugel für die Fallhöhe \(h\) benötigt.
\(t\text{ in s}\) | ||||||
\(h\text{ in m}\) | \(0{,}00\) | \(0{,}10\) | \(0{,}35\) | \(0{,}69\) | \(0{,}85\) | \(1{,}00\) |
Die Kugel startet zum Zeitpunkt \(t = 0\,\rm{s}\) aus der Höhe \(h = 0\,\rm{m}\).
Berechne jeweils die Erdbeschleunigung \(g\), die sich ergeben würde, wenn man nur eines der Wertepaare zur \(g\)-Bestimmung nutzen würde.
Begründe, warum wohl die \(g\)-Werte, die sich bei höheren Fallstrecken und damit auch höheren Fallzeiten ergeben, zuverlässiger sind, als diejenigen für kleine Fallstrecken und -zeiten.
Berechne den Mittelwert für die Fallbeschleunigung der sich aus den fünf Wertepaaren ergibt.