Mechanik Elemente
2. Newtonsches Axiom
Material
- Luftkissenfahrbahn mit Gebläse
- elektronische Stoppuhr, 2 Lichtschranken
- Gleiter mit Zubehör
- Masse Gleiter: ca. 100 g
- Zusatzmasse Gleiter: 100 g
- Beschleunigungsmasse: 1 g
- Maßstab
Beschreibung
Der Gleiter kann mit 1 g Massen über eine Umlenkrolle beschleunigt werden, wobei die Beschleunigungsmasse sowie die Masse des Gleiters variiert werden können. Es wird die Zeit gemessen, die der Gleiter benötigt, um eine bestimmte Strecke auf der Luftschiene zu durchfahren. Die Strecke kann durch den Abstand der Lichtschranken variiert werden.
Reset der Stoppuhr: 1. STORE drücken, 2. RESET drücken
Auftrieb einer Styroporkugel in Luft
Material:
- Auftriebswaage mit Styroporkugel
- Vakuumglocke mit Teller
- Vakuumpumpe
Beschreibung:
Unter Normaldruck befindet sich die Waage im Gleichgewicht, im Vakuum zeigt die Styroporkugel durch Wegfall des Auftriebes ein größeres Gewicht
Auftrieb in Wasser
Material
- Probekörper für Auftrieb
- 3 * gleiches Volumen, 2 * gleiche Masse
- 2 Kraftmesser 1 N, 1 Kraftmesser 0,1 N
- Messschieber
- Laborboy
- Becherglas
- Stativmaterial
Beschreibung
Zur Bestimmung der Auftriebskraft verschiedener Probekörper in Wasser. Durch Absenken der Probekörper in das Wasser wird die Abhängigkeit der Auftriebskraft vom Volumen gezeigt.
Balkenwaage
Material
- Balkenwaage
- einige Massen
Beschreibung
Demonstration einer Balkenwaage
Ballistisches Pendel
Material
- CO2 Luftpistole mit Halter
- Pendelkörper
- Schleppzeiger
- Stativmaterial
Beschreibung
Die abgeschossene Kugel einer Luftpistole wird mit einem Pendelkörper aufgefangen . Aus dem Ausschlag und der Masse des Schleppzeigers lässt sich der Impuls sowie die Geschwindigkeit der Kugel berechnen.
Bodendruckapparat
Material
- Bodendruckapparat
- Becherglas
Beschreibung
Mit dem Bodendruckapparat wird gezeigt, dass der Druck des Wassers auf den Boden eines Gefäßes unabhängig von dessen Form ist.
Cartesianischer Taucher
Material
- Glasflasche mit Stopfen
- 3 Cartesianische Taucher
Beschreibung
Die Taucher, Hohlfiguren mit einem kleinen Loch, können je nach Druck auf den Stopfen nacheinander zum Sinken, Schweben oder Auftauchen gebracht werden.
Corioliskraft
Material
- Drehtisch und Metallrinne für Corioliskraft
- Papier mit Kreuz für Drehtisch
- mehrere Stahlkugeln in einem Behälter
- Auffangbehälter (Kasten mit Schaumstoff)
- Fadenpendel (ca. 50 cm)
- Funkkamera Set
- Stativmaterial
Beschreibung
Die Stahlkugeln rollen von der Metallrinne über den rotierenden Drehtisch in den Auffangbehälter. Dieser Vorgang kann mittels der Funkkamera aus Sicht des Drehtisches (rotierendes System) gezeigt werden. Die Bahn der Kugel scheint gekrümmt. Die Kugel des Fadenpendels vollführt aus Sicht des rotierenden Systems betrachtet eine rosettenartige Bewegung.
Dehnung eines Cu-Drahtes, elastischer, plastischer Bereich
Material
- Cu Draht d = 0,35 mm
- Gewichte
- Längenmaßstab
- Stativmaterial
Beschreibung
Ein gespannter Kupferdraht wird mit zunehmendem Gewicht belastet. Anhand des Schleppzeigers lässt sich der elastische und dann plastische Bereich bis zum Bruch beobachten.
Drehimpulserhaltung
Material
- Drehschemel
- zwei 5 kg Massen
- Fahrradreifen (Schlauch mit Wasser gefüllt)
- Anziehschnur
Beschreibung
Eine Person auf dem drehenden Schemel hält die Hanteln mit ausgestreckten Armen. Dann werden die Hanteln an den Körper gezogen. Der Schemel dreht sich schneller.
Ändert eine Person auf dem Schemel die Achse des rotierenden Rades, ändert sich die Winkelgeschwindigkeit des Schemels.
Druckverhältnisse im durchströmten Rohr
Material
- Standgefäß mit Absperrhahn
- Glasrohrsatz mit Steigrohren
- 2 Bechergläser
- Färbemittel Tinte
- Laborboy
Beschreibung
Zur Untersuchung des Druckverlaufs in durchströmten Rohrleitungen mit unterschiedlichen Weiten und Querschnittsverengungen. Druckanzeige durch Flüssigkeitsanstieg in vertikal angesetzten Glasröhren.
Fahrradkreisel
Material
- Fahrradkreisel
- Anziehschnur
- Stativmaterial
Beschreibung
Ein Fahrradkreisel ist mit einer Metallspitze auf einem Stab mit Pfanne nahezu kräftefrei gelagert. Der Kreisel lässt sich labil bis stabil lagern (Markierung des spitzen Lagerstabes beachten). Mit dem Kreisel lassen sich Präzession und Nutation zeigen.
Fallrohr
Material
- Fallrohr (Länge ca. 1 m) mit Vogelfeder und Metallscheibe
- Vakuumpumpe
Beschreibung
Es kann demonstriert werden, dass im Vakuum alle Körper der gleichen Fallbeschleunigung unterliegen.
Flaschenzug
Material
- Flaschenzug Experimentiersatz
- 2 einzelne Umlenkrollen
- Massestück (1 kg)
- 2 Kraftmesser (10 N)
- Stativmaterial
Beschreibung
Es wird gezeigt, wie mit Hilfe eines Flaschenzuges die benötigte Kraft zum Anheben einer Masse verringert werden kann und sich dabei die Seilzugstrecke verlängert.
1 bewegliche Rolle: halbe Kraft = doppelter Weg
2 bewegliche Rollen: viertel Kraft = vierfacher Weg
Fliehkraft
Material
- Experimentiermotor mit Thyristorregler
- Stroboskop
- Erdmodell für Fliehkraft
- Fliehkraftreglermodell
- Kugelschwebe mit Flummi und Tischtennisball
- Stativmaterial
Beschreibung
Das Erdmodell dient zur Erklärung der Erdabplattung.
Kugelschwebe: Halbkreisförmige Metallrinne mit Flummi und Tischtennisball. Bei Drehung steigen beide Körper auf die gleiche Höhe.
Foucault-Pendel
Material
- kleines Foucault-Pendel
- Stativfuß
Beschreibung
Es kann demonstriert werden, dass die Schwingungsebene eines Pendels erhalten bleibt, wenn sich der Boden unter ihm wegdreht. (Das gesamte Demo-Pendel wird gedreht)
Garnrolle
Material
- Kabeltrommel mit Schnur
Beschreibung
Je nachdem unter welchem Winkel man an dem Faden der Garnrolle (Kabeltrommel) zieht, wird der Faden auf- oder abgewickelt.
Gerader u. schräger Wurf mit Wasserstrahl
Material
- Wasserpumpe und Thyristorregler
- Wanne, Schlauch mit Düse (Schlauchverbinder)
- Stroboskop
- Stativmaterial mit Drehmuffe
Beschreibung
Durch die Drehmuffe kann der Austrittswinkel des Wasserstrahles variiert werden. Der Wasserstrahl ist besser zu erkennen, wenn er im abgedunkelten Raum durch ein Stroboskop mit niedriger Frequenz beleuchtet wird.
Gittermodelle
Material
- verschiedene Kristallgitter
- verschiedene Translationsgitter
Beschreibung
Verschiedene Gittermodelle zur Demonstration von Kristallstrukturen
Modelle der dreidimensionalen Bravais-Gitter.
Gleichförmige u. beschleunigte Bewegung
Material
- Luftkissenfahrbahn mit Gebläse
- Gleiter
- Metronom
- Kreide
- Maßstab
Beschreibung
Ein Gleiter bewegt sich auf der waagerechten Luftkissenfahrbahn gleichförmig und auf der schrägen Fahrbahn gleichförmig beschleunigt. Zum Schlag eines Metronoms werden Markierungen zum Ort des Gleiters auf die Fahrbahn gebracht.
Fall 1: doppeltes Zeitintervall = doppelte Strecke
Fall 2: doppeltes Zeitintervall = 4-fache Strecke
Gleichförmig beschleunigte Bewegung
Material
- Luftkissenbahn mit Gebläse
- Gleiter mit Zubehör
- 4 Lichtschranken
- Leybold Zähler 57540
Beschreibung
Ein Gleiter bewegt sich auf einer schrägen Fahrbahn gleichförmig beschleunigt. Durch entsprechene Schaltung der Lichtschranken können 3 Zeitdifferenzen ab dem Start gemessen werden.
Gravitationswaage
Material
- Gravitationswaage
- kleine Bleikugeln: Masse 15 g, Abstand zur Achse 50 mm
- große Bleikugeln: Masse 1,5 kg
- HeNe Laser (1 mW) mit Netzgerät
- Stativmaterial
Beschreibung
Zur Demonstration der Massenanziehung zweier Körper und zur Bestimmung der Gravitationskonstanten. Sehr empfindlicher Torsionskraftmesser, dessen Auslenkung über einen Lichtzeiger angezeigt wird. Quantitative Messungen sind im Hörsaal aufgrund von Erschütterungen kaum möglich.
Hauptträgheitsachse, Rotation um freie Achsen
Material
- Handbohrmaschine
- Thyristorregler
- 3 verschiedene Rotationskörper am Seil befestigt (zylindrischer Stab, Scheibe, lose geschlossene Kette)
- Stativmaterial
Beschreibung
Mit Hilfe des Bohrfutters der Handbohrmaschine werden jeweils die verschiedenen Rotationskörper befestigt und in Rotation versetzt.
Nach kurzer Zeit stellt sich der Körper quer und rotiert um die Achse des größten Trägheitsmoments.
Hebelgesetz
Material
- Demonstrationshebel
- mehrere Massen
- Stativmaterial
Beschreibung
Für Versuche zum Gleichgewicht an der Wippe und zum Hebelgesetz.
Hooksches Gesetz
Material
- verschiedene Schraubenfedern
- Metermaß mit Markern
- 50 g Massestücke
Beschreibung
Mehrere Massestücke werden nacheinander an eine Feder gehängt. Die Auslenkung der Feder ist proportional zur angehängten Masse. Die Auslenkung kann mit den Markern festgehalten werden.
Hydraulik
Material
- 2 Kolbenprober mit unterschiedlichem Durchmesser
- Verbindungsschlauch
- 100 g Massestücke
- Stativmaterial
Beschreibung
2 Kolbenprober mit unterschiedlichem Durchmesser sind mit einem Schlauch miteinander verbunden. Als Hydraulikflüssigkeit wird Wasser verwendet.
Eine Masse von 100 g vermag mehrere Massen von 100 g anzuheben.
Hydraulische Presse
Material
- Modell hydraulische Presse
- 2 Bechergläser
- Stativmaterial
Beschreibung
Zur Demonstration der Wirkungsweise einer hydraulischen Presse. Glasmodell mit Druckpumpe, Lastkolben und zwei Ventilen.
Hydrodynamisches Paradoxon
Material
- Haartrockner
- Pappe
- Stativmaterial
Beschreibung
Eine Scheibe hat in der Mitte ein Loch, durch das die Luft des Haartrockners geblasen wird. Bringt man eine zweite bewegliche Scheibe in den Luftstrom, wird diese nicht weggeblasen sondern angesaugt.
Impulserhaltung
Material
- großer Ball (d: 21 cm, Masse: ca. 150 g)
- kleiner Ball (d: 3,5 cm, Masse: ca. 25 g)
Beschreibung
Ein großer Ball, auf dem ein kleiner Ball liegt, wird fallengelassen. Durch Impulsübertragung erhält der kleine Ball eine sehr hohe Geschwindigkeit.
Impulserhaltung elastischer Stoß
Material
- Luftkissenfahrbahn mit Gebläse
- 2 elektronische Stoppuhren
- 2 Lichtschranken
- Gleiter mit Zubehör
Beschreibung
Die Geschwindigkeiten der beiden Gleiter vor und nach dem Stoß werden mit Lichtschranken und elektronischen Stoppuhren bestimmt.
Impulserhaltung in 2 Dimensionen
Material
- großer Luftkissentisch
- 2 Gebläse
- mehrere Gleiter
- Wasserwaage
Beschreibung
Zur Demonstration von Stoßgesetzen in 2 Dimensionen. Die Gleiter bewegen sich nahezu reibungsfrei auf einem Luftkissentisch.
Impulserhaltung mit verschiedenen Kugeln
Material
- Kugelspiel mit 6 Kugeln
Beschreibung
Die Kugeln sind bifilar aufgehängt. Die Impulserhaltung kann mit 4 Kugeln gleicher Masse und zusätzlich 2 Kugeln kleinerer Masse demonstriert werden
Impulserhaltung unelastischer Stoß
Material
- Luftkissenfahrbahn mit Gebläse
- 2 elektronische Stoppuhren
- 2 Lichtschranken
- Gleiter mit Zubehör
Beschreibung
Die Geschwindigkeiten der beiden Gleiter vor und nach dem Stoß werden mit Lichtschranken und elektronischen Stoppuhren bestimmt.
Kapillarität zwischen zwei Glasscheiben
Material
- keilförmiges Glasgefäß
- Färbemittel Tinte
Beschreibung
Zur Demonstration von Kapillarkräften. Keilwinkel: ca. 7° Seitenflächen: 10,5 cm x 4 cm
Kommunizierende Röhren
Material
- kommunizierende Röhren
- Färbemittel Tinte
Beschreibung
Standgefäß mit zwei verschieden geformten Ansatzröhren. Höhe: ca. 22 cm
Kräftezerlegung 1
Material
- Magnettafel
- 2 Torsionskraftmesser
- Massestück mit Klemme
- Stativmaterial
Beschreibung
Beide Torsionskraftmesser sind mit einem Faden miteinander verbunden. Die Masse wird an den Faden gehängt. Je nachdem unter welchem Winkel die Masse auf die Kraftmesser wirkt, werden unterschiedlich groß wirkende Kräfte angezeigt. Die Fadenrichtung entspricht der Kraftvektorrichtung.
Kugelwurfgerät
Material
- Kugelwurfgerät
- Stativmaterial
Beschreibung
Das Kugelwurfgerät wird gespannt. Beim Auslösen des Gerätes vollzieht die eine Kugel einen waagerechten Wurf und die andere einen freien Fall.
Man hört, dass beide Kugeln zur gleichen Zeit auf den Boden auftreffen.
Magdeburger Halbkugeln
Material
- Vakuumpumpe (Enddruck ca. 1 mbar)
- Magdeburger Halbkugeln
Beschreibung
Zur Demonstration der Wirkung des Luftdruckes. Die Wirkung des Luftdruckes durch kräftiges Ziehen an den Griffen demonstrieren. Durchmesser: ca. 12 cm
Magnuseffekt 1
Material
- Luftkissenfahrbahn mit Gebläse
- Gleiter für Magnuseffekt
- Haartrockner
Beschreibung
Auf dem Gleiter befindet sich ein motorgetriebener Zylinder mit Rechts- und Linkslauf. Mittels eines Luftstroms (Haartrockner) senkrecht zur Fahrbahn kann der Gleiter beschleunigt werden. Die Bewegungsrichtung des Gleiters ist abhängig von der Drehrichtung des Zylinders und der Richtung des Luftstroms.
Magnuseffekt 2
Material
- Rampe
- Glasbecken
- Kunststoffkugel
- Stativmaterial
- evtl. Schwanenhalskamera
Beschreibung
Die Kugel rollt die Rampe herunter und trifft auf die Wasseroberfläche. Aufgrund des Magnuseffekts durchläuft sie im Wasser eine gekrümmte Bahn.
Magnuseffekt 3
Material
- Abflußrohr
- Styroporkugel
Beschreibung
Die Kugel befindet sich im Inneren des Rohres. Dieses wird mit einem kräftigen Schwung über den Kopf hinweg nach vorne bewegt. Aufgrund des Magnuseffekts ergibt sich eine nach oben gekrümmte Flugbahn der Kugel.
Magnuskreisel
Material
- Magnuskreisel mit Zubehör
Beschreibung
Ein kardanisch aufgehängter Kreisel wird in Drehung versetzt. Dieses Dreikörpersystem kann um die drei Hauptachsen Drehungen ausführen, wobei je nach dem Grad der Belastung durch Zusatzgewichte der Kreisel in den einzelnen Hauptachsen stabil oder instabil sein kann.
Maxwellsches Rad
Material
- Maxwellsches Rad
- Trägheitsmoment: ca. 13 kgcm²
- Raddurchmesser: 13 cm, Achsdurchmesser: 6 mm
- Tafelwaage
- Wägesatz
- Stativmaterial
Beschreibung
Ein Rad ist an einer dünnen Achse an zwei Fäden aufgehängt. Lässt man das Rad los, wird unter dem Einfluss der Gravitation die Scheibe nach unten gezogen. Man erhält eine beschleunigte Dreh- und Translationsbewegung.
Das Rad kann zur Messung der Trägheitskraft bei Beschleunigung auch auf eine Tafelwaage montiert werden.
Messen der Oberflächenspannung
Material
- Aluminiumring für Oberflächenspannung
- Kraftmesser 0,1 N
- Schieblehre
- Laborboy
- Stativmaterial
Beschreibung
Taucht die Schneide des Ringes in eine Flüssigkeit ein, so lässt sich beim Herausziehen die Oberflächenspannung aus der Kraft bestimmen, bei der der Ring von der Flüssigkeitsoberfläche abreißt.
Messen von Zeit
Material
- Fadenpendel
- Federdrehpendel
- Metronom
- analoge Stoppuhr
- digitale Stoppuhr
Beschreibung
Es können verschiedene Methoden zur Zeitmessung gezeigt werden.
Pfeilschussapparat
Material
- Pfeilschussapparat
- Stativmaterial
Beschreibung
Ein Pfeil wird durch ein gespanntes Gummiseil auf eine Zielscheibe geschossen. Bei Freigabe des Pfeils wird die Befestigung der Zielscheibe automatisch gelöst. Der Pfeil trifft stets die frei fallende Scheibe.
Reibung
Material
- schiefe Ebene, Laborboy
- Klötze für Reibungsversuche
- Kraftmesser (2-5 N)
- verschiedene Massen (100-500 g)
Beschreibung
Zur Demonstration von Haft- und Gleitreibung an einer schiefen oder horizontalen Ebene. Die Klötze sind jeweils mit einer Fläche aus Kunststoff belegt sowie mit Haken versehen.
Relativbewegung
Material
- Wagen mit montierter Funkkamera
- horizontal verschiebbares Schild
- Stativmaterial
- Monitor
Beschreibung
Im ersten Fall wird der Wagen horizontal gegen das Schild verschoben, im zweiten Fall wird das Schild gegenüber dem Wagen verschoben. In beiden Fällen ist der Eindruck auf dem Monitor gleich.
Rollende Zylinder
Material
- verschiedene Rollkörper
- 2 Zylinder gleicher Masse und äußerer Form
- schiefe Ebene
- Tafelwaage
- Stativmaterial
Beschreibung
Unterschiedliche Rollkörper rollen die schiefe Ebene verschieden schnell hinunter.
Es werden 2 Zylinder gleicher Form gezeigt. Auf der Waage wird demonstriert, dass beide Zylinder die gleiche Masse besitzen. Lässt man die Zylinder die schiefe Ebene zur gleichen Zeit herunterrollen, kommt einer eher unten an.
Zylinder 1: Vollzylinder aus Aluminium
Zylinder 2: Hohlzylinder aus Messing
Schweredruck
Material
- Standgefäß mit Ausflussrohr
- Becherglas
- Färbemittel Tinte
- Laborboy
- Auffangwanne
Beschreibung
Zum Nachweis der Abhängigkeit des Druckes von der Wassertiefe durch Beobachtung der Auslaufstrahlen.
Seifenblasen
Material
- Glasrohr mit Dreiwegehahn
- Seifenblasenlösung oder Luftballons
- kleines Becherglas
- Stativmaterial
Beschreibung
Zwei unterschiedlich große Seifenblasen sind durch ein Glasrohr miteinander verbunden. Die kleinere Seifenblase bläst die größere auf. Anstatt Seifenblasen können auch Luftballons benutzt werden.
Spannungsoptik
Material
- 2 Polarisationsfilter
- verschiedene Kunststoffkörper
- Overheadprojektor
Beschreibung
Sichtbarmachen der inneren Spannung in Kunststoff mit Hilfe von Polarisationsfiltern.
Styroporkugel im Luftstrom
Material
- Gebläse mit Zubehör
- Haartrockner
- Styroporkugeln, Tischtennisbälle
Beschreibung
Eine Styroporkugel schwebt im Luftstrom, selbst wenn das Gebläse schräg gestellt wird. In dem Luftstrom des Haartrockners können mehrere Tischtennisbälle schweben.
Träge Masse
Material
- Baumwollfaden
- Massestück (500 g)
- Stativmaterial
Beschreibung
Ein Massestück ist mittels eines Baumwollfadens aufgehängt. Unten an der Masse ist ein zweiter Faden befestigt.
Man zieht langsam am unteren Faden: Der Faden oberhalb der Masse reißt.
Man zieht sehr schnell am unteren Faden: Der Faden unterhalb der Masse reißt.