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1. Versuchsziel:
Untersuchung der Längenänderung eines Gummiringes in Abhängigkeit von der Belastung.
2. Versuchsgeräte:
- 1 relativ starker Gummiring
- 1 kleines Wassereimerchen (Fassungsvermögen ca. 1 l)
- 1 Messbecher
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3. Versuchsvorbereitung und -durchführung:
- Der Gummiring wird mit einem Ende an einer Türklinke oder an einem belastbaren Haken befestigt.
- An das andere Ende des Ringes wird ein nicht zu schweres Gefäß (z.B. Eimerchen) angebunden.
- Am Gummiende bringt man in der Nähe des Eimers eine gut sichtbare Markierung M an.
- An der Wand befestigt man zusätzlich ein Stück Papier und hält darauf die sich ändernde Lage von M fest.
- Nun schüttet man eine definierte Portion P Wasser, die man mit dem Messbecher abmisst, in den Eimer und erhöht damit die Belastung des Gummis. Die neue Lage von M wird angezeichnet und beschriftet (z.B. 1P).
- Nun schüttet man eine weitere Wasserportion in den Eimer, markiert die neue Lage der Marke und beschriftet z.B. mit 2P.
- Man fährt solange fort, bis sich der Gummi bei weiterer Belastung kaum mehr dehnt.
Hinweise:
- Um eventuellen Ärger zu vermeiden, lege unter den Eimer sicherheitshalber ein saugfähiges Wischtuch.
- Zur Berechnung der Masse einer Wasserportion aus dem Volumen, musst du über die Dichte Bescheid wissen.
- Zur Berechung der Gewichtskraft der Wasserportion P aus der Masse kannst du näherungsweise von g = 10 m/s2 ausgehen.
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4. Dokumentation der Messergebnisse:
Zunächst schreibt man alle zusammengehörigen Messergebnisse in Form einer Tabelle auf.
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Δl in cm
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Zahl der Portionen P
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ΔFg in N
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5. Graphische Darstellung:
Die Messwertpaare aus der Tabelle überträgt man nun in ein Koordinatensystem, auf dessen Rechtswertachse die Längenänderung Δl abgetragen wird. An der Hochwertachse trägst du die jeweilige Zunahme der Gewichtskraft ΔFg (bezogen auf den Zustand ohne Wasserfüllung) an (Δl-ΔFg-Diagramm). Der Maßstab ist so zu wählen, dass das Zeichenblatt gut ausgenutzt wird.
6. Auswertung der Graphik:
- Prüfe, ob es in der Graphik einen Bereich gibt, in dem die Messpunkte annähernd auf einer Geraden liegen. Zeichne das Geradenstück ein.
- Ermittle die Steilheit (Steigung) des Geradenstückes. Dividiere dazu die "Vertikalausdehnung" des Geradenstückes ΔF*g durch die "Horizontalausdehnung" des Geradenstückes Δl* und vergiss dabei die Einheiten nicht.
- Überlege dir, was man mit dem oben berechneten Quotienten aussagen kann.
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