Gravitationsgesetz und -feld
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Bestimmung der Gravitationskonstante mit der Endausschlagmethode (IBE)
Typ:Simulation
Bestimmung der Gravitationskonstante mit der Endausschlagmethode (IBE)
Bestimmung der Gravitationskonstante (Endausschlagmethode) (© 2021, AG Didaktik der Physik, Freie Universität Berlin in Kooperation mit QUA-LiS NRW)
Die Drehwaage befindet sich zunächst in einem Gleichgewichtszustand. Der Detektor registriert eine konstante Position des Lichtzeigers \(S\), die der Monitor jeweils nach \(10\,\rm{s}\) grafisch darstellt. Nach dem Umlegen der Bleikugeln beginnt das Torsionspendel im Inneren der Drehwaage zu schwingen. Die grafische Auswertung der Schwingung (Schwingungsdauer und Endausschläge) ermöglicht die Bestimmung der Gravitationskonstante \(G\).
Didaktische Hinweise:
So bestimmst du die Gravitationskonstante \(\rm{G}\) mit der Endausschlagmethode
- Starte die Messung. Die vordere Kugel ist in \(Position \, I \) (links).
- Schwenke die Kugel nach rechts (\(Position \, II\)). Die grafische Darstellung der Messwerte erfolgt im Zeitraffer.
- Schwenke nach etwa \(6000 \rm{s}\) (IBE-Zeit) die Kugel wieder in \(Position \, I\) zurück.
- Warte ab, bis das System wieder in der Gleichgewichtslage ist und beende die Messung.
- Bestimme die Schwingungsdauer \(T\) der gedämpften Schwingung des inneren Messsystems.
- Bestimme die beiden Gleichgewichtslagen \(S_I\) und \(S_{II}\) für beide Kugelpositionen.
- Trage deine Messwerte in das Auswertetool ein.
Hinweise und Anregungen
- Da die Schwingung des Torsionspendels hier im Zeitraffer dargestellt wird, ist die Bestimmung der Gravitationskonstante bereits nach einigen Minuten möglich.
- Die Gerätekonstanten sind nach Herstellerangaben in das Auswertetool bereits eingetragen.
- Im Solo-Modus lässt sich das IBE auch ohne Anleitung und ohne Tools für die Auswertung einsetzen.
