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Schiefe Ebene Protokoll
30.4.2021
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C Hausprotokoll: Schiefe Ebene im Versuch Aufgabe: Bestimmen Sie die Haftreibungs- zahl zwischen zwei Stoffen experimentell durch das Auflegen eines geeigneten Probelcorners auf eine in der Neigung verstellbare geneigte Ebene. Vorbetrachtung: Gewichtskraft: Die Gewichtskraft gibt an, wie stark ein Körner auf eine Unterlage drückt oder an einer Aufhängung zieht. Formelzeichen: FG Einheit: ein Newton (1N) Messgerät: kraftmesser (Bsp.: Federwaagen) Hangabtriebslcraft: Unter der Hang abtriebslcraft versteht man in der Physik die komponente der Gewichts- Icraft, die auf der schiefen Ebene hangab- wärts gerichtet ist. Formelzeichen: FH Einheit: ein Newton (1N) Normallcraft: Die Normalkraft ist die komponente der Kraft auf einen Körner, die senkrecht zu seiner gegenwärtigen Bewegungsrichtung stent. Formelzeichen: FN Einheit: ein Newton (1N) Reibungskraft: Die bei der Reibung auftretenden Kräfte werden als Reibungskräfte bezeichnet. Sie sind immer so gerichtet, dass sie der Be- wegung entgegenwirken und diese hem- men octer verhindern. Formelzeichen: FR Einheit: ein Newton (^N) Haftreibunaszahl: Die Proportionalitätskonstante ist eine Grö- Be der Dimension Zahl für das Verhältnis der Reibungslcraft zur Anpresslcraft zwischen zwei Körnern und hängt von den Materialien der Oberflächen der beiden Körper ab. Formelzeichen: u Einheit: "dimensionslos" BRUNNEN Ebene physikalische Grundlagen: Die Kräfte FR und FH wirken auf den Corner, der sich auf der geneigten befindet. Solange er in Ruhe bleibt, herrscht ein kcraftegleichgewicht. Je größer der Neigungswinkel 2, clesto größer die Hangabtriebs kraft. Ab einem bestimmten Winkel wird FH größer als FR und es Liegt kein Kräftegleichgewicht mehr vor. Der Körner beginnt zu rutschen. Herleitung der Gleichung: FH FR Fit FG Sind= Sind: COS L tan & = = H1 BRUNNEN M. FN u. FG. COS ∞ 1: cosL μ 1 11 1 Interpretation: Zwischen der Haftreibungs- zaniu und dem...
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Alternativer Bildtext:
Nei- gungswinkel einer geneigten Ebene bestent u= tand." Solange der Körner in Ruhe bleibt und der Winkel & größer wird, wird die Haftreibungszahl μ größer. An dem Winkel, an dem der Körner anfängt zu rutschen, ist die maximale Haftreibung zahl erreicht. 11 -90 -T 2 1 м ( 3 2 1 O 0 -1 -2 90 Cin Material: Geodreieck; Lineal (Plastik); Radiergummi (Kautschuld; USB-Stick (Plastik) Laize Portad Durchführung: Versuch 1: Ich Lege ein Racliergummi mit ebener Fläche auf ein ebenfalls ebenes geneigtes Lineal. Nun verschiebe ich das Lineal zu einem bestimmten Winkel, bei dem der Radiergummi anfängt zu rutschen. BRAN Skizze: BRUNNEN EXCLAMLO BOLDOLPEx KOWO Versuch 2: Ich Lege ein USB-Stick mit ebener Fläche auf ein ebenfalls ebenes geneigtes Lineal. Nun verschiebe ich das Lineal zu einem bestimmten Winkel, bei dem Stick anfängt zu rutschen. der USB- COLHELPEX KANO FH 276 BURLAY TLE Fo= Gewichtskraft FH = Hangabtriebskraft FN = Normalkraft C Hypothese: Ich vermute, dass der USB-Stick aufgrund der Materialien seiner Oberfläche früher als der Radiergummi anfängt zu rutschen und deshalb die Haftreibungszahl des USB-Sticks Icleiner ist als die des Radier- gummis. Messwerttabelle: Versuch 1: Radiergummi Einzelmessungen INMJLO NO μ μ = 2 3 4 5 23,6° tan =tan(23,6°) 0,44 FNMJ in FOO 2 3 Versuch 2: USB-Stick Einzelmessungen Winkel & in 10 40 12 4 5 £ = 11, 2° 1 tan tan (11,2°) 0,201 Winkel & in ° 25 28 BRUNNEN 2222 23 22 20 ONEST 11 43 Auswertung: ist die Das Experiment ist wie geplant verlaufen. Meine Hypothese hat sich als richtig erwiesen. Die Haftreibungszahl im ersten Versuch be- trägt 0,44 und die Haftreibungszahl im zweiten Versuch beträgt 0,20. Somit Haftreibungszahl im zweiten Versuch Icleiner. Das bedeutet, dass der USB-Stick früher angefangen hat zu rutschen als Radiergummi aufgrund der unterschiedlichen Materialien der Oberflächen der beiden Icörner. der Prozentuale Abweichung: Versuch 1: 100% 0,44 = 110% 0,4 große Abweichung Versuch 2: 100% 0,20 = 125% 0,16 110%-100% = 10%. BRUNNEN 125% - 100% = 25% große Abweichung Fehlerquellen: Systematische Fehler -Arbeitsgeräte defekt - Alterung der Geräte -grobe Gradeinteilung - Temperaturschwankung Messgerät -unebener Untergrund -Geschicklichkeit des Beobachters - zu schnelles anheben Blickwinkel auf das - Realctionszeit zufällige Fehler -Ablesefehler