FAKULTÄT FÜR PHYSIK Arbeitsgruppe Didaktik der Physik Experimentelle Seminare MWE Station 3: Ereignisgesteuerte Messungen mit CASSY hier: Aufzeichnung von Bewegungsvorgängen Wenn notwendig, dann benutzen Sie bitte für den Umgang mit dem Programm die zur Verfügung gestellten Sachinformationen und die Hilfefunktion des Programms. 1. Der freie Fall mit der “g-Leiter“ Dieser Versuch ist ein Standardbeispiel für eine zeitgesteuerte Messung. Ein Fallkamm fällt durch eine Lichtschranke und unterbricht diese dabei immer wieder. Das Unterbrechen der Lichtschranke ist ein Ereignis. Mit Hilfe der Timer Box (1) und Pocket-CASSY (2) (In der unteren Abbildung rechts ist anstelle von Pocket-Cassy das Interface Sensor-Cassy verwendet.) wird dieses Ereignis registriert und an den PC geleitet Dort erfasst die Messwerterfassungssoftware CASSY Lab II die Zeit, zu der dieses Ereignis stattgefunden hat. Aus der Kenntnis der Zeiten und der Geometrie des Fallkamms berechnet das Erfassungsprogramm den Weg, den der Kamm bis zur Zeit t zurückgelegt hat und stellt das Ergebnis graphisch dar (s(t)). 2 1 Verbinden Sie Lichtschranke mit einem Eingang der Timer-Box (1), schließen Sie diese an Pocket-CASSY (2) und verbinden Sie Pocket-Cassy über einen USB-Port mit dem PC. Starten Sie nun das Programm CASSY Lab II. Das Programm erkennt die Module Pocket-Cassy und die Timer-Sensorbox. Wenn Sie auf den verwendeten Timer-Eingang klicken öffnen sich eine Reihe von Fenstern, unter anderem das Fenster Einstellungen, in dem alle für die Messung relevanten Einstellungen gemacht werden können. s:\uni\ag didaktik - expsem\01e_mwe_expsem_anleitungen_materialien\mwe im expsem_stationen_neu\mwe_st03_ereignisgesteuerte messungen mit cassy.docx Seite 1 von 3 Seite 2 von 3 mwe_st03_ereignisgesteuerte messungen mit cassy ________ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ___ ________ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ___ ________ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ___ ________ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ____ Folgende Einstellungen sind notwendig: − − − − − − − − Unter Pocket-Cassy 2 ein Häkchen bei Weg s1 setzen, und für die Geometrie des Fallkamms und den Messprozess: Bereich: 0,25 m Messstop mit Flanke 21 Aufnahme automatisch Häkchen bei neue Messreihe Messzeit 0,2 s Intervall Häckchen bei Trigger und triggern auf s1 steigend. Aus den Parametereinstellungen kann man erschließen, wie die Messung organisiert ist. Der Start der Messung erfolgt getriggert durch das erste Ereignis (1. Flanke). Das Ende der Messung ist dadurch festgelegt, dass nach 21 Ereignissen (21 Sprossen hat die Leiter) der Messvorgang beendet wird. Starten Sie dann die Messung und lassen Sie den Fallkamm ganz knapp über der Lichtschranke fallen. Klicken Sie nun auf Rechner und nutzen Sie die Möglichkeiten des Programms, für die aufgezeichnete Bewegung auch v(t) und a(t) darzustellen! Bestimmen Sie so die Fallbeschleunigung g! Wiederholen Sie die Messung und untersuchen Sie dabei sowohl den Fall ohne Anfangsgeschwindigkeit (geeignete Anordnung überlegen!) als auch einen „fliegenden Start“ Vertrauensbildende Maßnahmen Die Schüler/innen müssen erst davon überzeugt werden, dass eine so undurchschaubare Messanordnung auch wirklich das misst, was sie messen soll. Das kann durch sog. vertrauensbildende Maßnahmen geschehen. Bewegen Sie dazu die g-Leiter auf verschiedene Weisen (konstante Geschwindigkeit, beschleunigte Bewegung oder erste Hälfte der Bewegung ganz langsam, dann eine Zeitlang stehen bleiben und dann ganz schnell weiter) durch die Lichtschranke und betrachten Sie die t-x und t-v-Diagramme dazu. Welche Beschleunigung g erwarten Sie, wenn Sie zusätzliche Massestücke an die g-Leiter hängen und dann g bestimmen? Überprüfen Sie Ihre Vermutung! Fakultät für Physik – AG Fachdidaktik Physik – J. R. Seite 3 von 3 mwe_st03_ereignisgesteuerte messungen mit cassy ________ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ___ ________ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ___ ________ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ___ ________ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ____ 2. Bewegungen auf der Fahrbahn Nun sollen Sie die beschleunigte Bewegung auf einer Luftkissenfahrbahn untersuchen. Laden Sie dazu das Versuchsbeispiel “Bewegungen auf der Luftkissenfahrbahn“ (Anklicken von  CASSY Lab  Versuchsbeispiele  Physik  Mechanik  Bewegungen auf der Luftkissenfahrbahn (Newtonsche Bewegungsgleichung). Die nachfolgende Darstellung zeigt den prinzipiellen Versuchsaufbau. Das Interface Sensor-Cassy (*) soll in Ihrer Messung aber wieder durch das Pocket-CASSY ersetzt werden. Als Bewegungsaufnehmer wird diesmal ein Speichenrad verwendet, das in einer Lichtschranke rotiert. Lichtschranke und Speichenrad sind so verbaut, dass beide nicht sichtbar sind. Der Bewegungsaufnehmer wird an die BMW-Sensorbox angeschlossen und diese an das Interface PocketCASSY, welches über einen USB-Port mit dem PC verbunden wird. (*) Der Haltemagnet auf der Fahrbahn kann nicht angesteuert werden, da wir den Spannungsausgang von Seonsor-CASSY nicht zur Verfügung haben. Verändern Sie deshalb die Einstellungen so, dass der Start der Messung getriggert erfolgt (z. B. die Messung dann startet, wenn die Wegmarke 1 cm überschritten wird. Stellen Sie auch die anderen Parameter so ein, dass sich eine brauchbare Messkurve ergibt. Klicken Sie nun wieder auf Rechner und nutzen Sie die Möglichkeiten des Programms, für die aufgezeichnete Bewegung auch v(t) und a(t) darzustellen! Bestimmen Sie so die Beschleunigung a, mit der die Bewegung abläuft! Führen Sie die Messung zwei oder dreimal mit unterschiedlichen beschleunigenden Kräften durch und zeichnen Sie alle t-s- bzw. t-v- bzw. t-a-Kurven in einem Diagramm dar! Fakultät für Physik – AG Fachdidaktik Physik – J. R.