Physikalisches Anfängerpraktikum Teil 1 Versuch 1–26

Physikalisches Anfängerpraktikum Teil 1
Versuch 1–26: Aeromechanik
—Verbesserung zum Protokoll—
Gruppe 13:
Marc A. Donges <[email protected]>, 1060028
Michael Schüssler, 1228119
2004–09–22
3
3.2
Aufgaben
Aufgabe 1.2: Bestimmung der Windgeschwindigkeit in Abhängigkeit von U
Zunächst wurde an dem in Aufgabe 1.1 ausgewählten Ort der Staudruck in Abhängigkeit von der
Antriebsspannung gemessen. Die Werte sind in Tabelle 1 zu finden.
Aus dem Staudruck bestimmen wir die Geschwindigkeit u gemäß
pdyn. =
% 2
u
2
s
2 · pdyn.
%
⇒u=
kg
mit % = 1,29 m
3 (siehe Tabelle 1).
U
V
pdyn.,gem.
mbar
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
0,32
0,38
0,42
0,50
0,54
0,60
0,66
0,71
0,78
0,84
q
u=
2·(pdyn.,gem. −p0 )
%
6,71 sm2
7,47 sm2
7,78 sm2
8,54 sm2
8,89 sm2
9,40 sm2
9,88 sm2
10,27 sm2
10,78 sm2
11,21 sm2
Tabelle 1: Geschwindigkeit u und Staudruck
1
pdyn.
mbar
in Abhängigkeit von
U
V
Wegen
v = const. · U m
pdyn.
⇒ ln (2
) = m · ln U + ln (const.)
%
können wir m als Steigung der Geraden verstehen, die entsteht, wenn wir ln (v) als Funktion von
ln (U ) als Graphen auftragen (Abbildung 1).
Wir erwarten wegen
Ansatz: Pel. = Pström.
U2
%
= F · v = cw · · v 3 · A
R
2
2
2U
⇒ v3 =
cw %AR
¶ 13
µ
2U 2
⇒v=
cw %AR
µ
¶
2
1
2
⇒ ln v = ln U + ln
3
3
cw %AR
den Exponenten m in der Nähe von 23 .
2.5
Werte aus Messreihe
Numerischer Fit (lin. Regression)
2.4
ln(v/(m/s))
2.3
2.2
2.1
2
1.9
1.8
4.8
4.9
5
5.1
ln(U/V)
5.2
5.3
5.4
Abbildung 1: ln(v) (ln(U )) aus Messwerten sowie als lin. Regression
Wir sehen in Abbildung 1, daß die genäherte Funktion f (x) = m · x + c für m = 0,9 jedenfalls grob
im erwarteten Bereich liegt.
2
3.3
Aufgabe 2.1: Rücktrieb und Stirnfläche
Gemessen wird die Rücktriebskraft von drei Kreisscheiben. Die Messung der Kraft für den Stiel
unterblieb, da die Versuchsapparatur leider ungeeignet war, ein Ergebnis dieser Größenordnung
geeignet zu erfassen.
Aus den Meßergebnissen ergibt sich die Kraft pro Fläche wie folgt:
Scheibendurchmesser in cm
5
3,5
2,5
Kraft FR in mN
160
80
51
Scheibenfläche A in cm2
19,635
9,621
4,909
FR
A
in
mN
cm2
8,15
8,32
10,39
Im Rahmen der bei diesem Experiment zu erwartenden Ungenauigkeiten ist der Quotient aus Rücktreibender Kraft und Stirnfläche konstant, also FR ∝ A.
3

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