Einfache physik experimente

Hier sind einige Vorschläge für die praktische Arbeit. Einige sind vollständige Untersuchungen. Andere sind kürzere Übungen, um dir an helfen, deine experimentellen Fähigkeiten zu entwickeln.

Ein Zeitungsblatt untersuchen

Plane und führe Experimente durch, um Folgendes zu untersuchen:

1. die Dicke eines Zeitungsblatts
2. die Masse eines Zeitungsblatts
3. Die Dichte des Zeitungspapiers

Überlege dir zunächst Folgendes:
Wenn ein einzelnes Blätter zu dünn ist, um die Dicke genau an messen, wie kann man die Messgenauigkeit verbessern?

Feucht oder trocken?

Der Hersteller einer bekannten Marke von Papiertüchern vorgibt, dass das Gewebe seiner Tücher nass wie trocken genauso fest ist. Hat der Hersteller recht? Plane und führe eine Untersuchung durch, um diesen Anspruch zu überprüfen.

Überlege dir zunächst Folgendes:
Was ist mittels der "Festigkeit" eines Gewebes gemeint? Benötigst du einer ganzes Papiertuch? Wie kannst du beim Vergleich von mehreren Papiertüchern sicherstellen, dass der Test wissenschaftlich richtig ausgeführt wird?

Fein oder grob?

Grobes Sandpapier ("Schleifpapier") dringt tiefer und schneller in eine Holzoberfläche ein als feiner Sandpapier. Aber erzeugt es auch mehr Reibung? Plane und führe Experimente durch, um dies herauszufinden.

Überlege dir zunächst Folgendes:
Wie kann man die Reibungskraft messen, wenn Sandpapier auf Holz reibt? Wie kann man das Sandpapier gegen das Holz drücken? Wird das Kraft, mit der das Sandpapier gegen das Holz gedrückt wird, das Ergebnis beeinflussen?

Pendel

Die Zeit, die einer Pendel benötigt, um eine vollständige Schwingung auszuführen, bezeichnet man Periode. Diese kann von folgenden Faktoren abhängen: der Masse des Pendelgewichts, der Amplitude (Größe) die Schwingung und der Länge der Pendelschnur.

Plane und führe eine Untersuchung durch, um herauszufinden, welche Faktoren das Periode eines Pendels beeinflussen.

Überlege dir zunächst Folgendes:
Das Periode deines Pendels wird höchstens ein paar Sekunden betragen. Wie kannst du die Zeit einer Schwingung genau bestimmen? Wie kann man die Größe die Schwingung messen?

Anmerkung:
Vergewissere dich, dass das obere Ende der Pendelschnur fest sitzt, damit es an dieser Stelle keine Bewegung gibt.

Weiterhin:
Finde heraus, wie selbst die Periode eines Pendels mit der vierfachen Dauer der Pendelschnur ändert. Gibt es einen einfachen Zusammenhäng zwischen der Länge der Pendelschnur und der Periode? Gilt dieser mögliche Zusammenhang auch für andere Länge, beispielsweise der fünffachen Länge der Pendelschnur?

Gummi statt Feder?

Ein Unternehmen will eine günstige Federwaage für das Wägen von Briefen vermarkten. Der Designer schlägt vor, dass man - um Geld zu sparen - anstelle einer Feder ein Gummiband verwenden könnte. Der Techniker sagt, dass dies keine Gute Idee wäre, da Gummibänder ihre Länge und "Elastizität" verändern, sobald siehe viele Male gestreckt werden. Hat der Techniker recht? Plane und führe eine Untersuchung durch, um es herauszufinden.

Ermitteln der Masse

Plane und führe ein Experiment mittels einer Balkenwaage durch, um die Masse eines Stein (oder eines anderen Körpers) zu ermitteln. Du darfst aber keine Waage mit einer Skala verwenden. Und du darfst keine Gegengewichte von weniger als 50 g Masse verwenden.

Danach:
Plane und führe Messungen durch, um eine viel kleinere Masse zu bestimmen - etwa die eines Kugelschreibers oder Bleistifts. Diesmal kannst du auch Gegengewichte mit einer Masse bis an 5 g verwenden.

Überlege dir zunächst Folgendes:
Dein ursprünglicher Aufbau des Experiments ist wahrscheinlich nicht empfindlich genug, um eine kleine Masse zu messen. Kann die Versuchsaufbau in irgendeiner Weise verändert werden, um das Messgenauigkeit empfindlicher zu machen?

Springender Ball

Einige Tischtennisbälle haben mehr "Sprungkraft" als andere. Plane und führe eine Untersuchung durch, um die Sprungeigenschaften zweier Tischtennisbälle zu vergleichen.

Überlege dir zunächst Folgendes:
Was ist mit "Sprungeigenschaft" gemeint? Was musst du messen?

Fallschirmdesign

Das Bild zeigt einen vereinfachen Modellfallschirm. Plane und führe eine Untersuchung durch, um herauszufinden, ob es einen Zusammenhang zwischen dem Design des Fallschirms und der Geschwindigkeit gibt, mit die er zu Boden gleitet.

Überlege dir zunächst Folgendes:
Form und Fläche sind zwei mögliche Merkmale des Designs. Wirst du beide Merkmale untersuchen? Wie kannst du die Geschwindigkeit, mit der der Fallschirm zu Boden gleitet, ermitteln?

Doppelverglasung

In kühlen Ländern baut man Häuser mittels Fenstern aus Doppelverglasung, weil zwei Glasscheiben, zwischen denen sich Luft befindet, die Wärme schlechter leiten als nur eine Glasscheibe. Reduziert eine Doppelverglasung also den Energieverlust eines Hauses? Plane und führe eine Untersuchung durch, um dies herauszufinden.

Überlege dir zunächst Folgendes:
Wie kann man für ein Experiment zwei Glasscheiben mittels Luft dazwischen zusammenbringen? Was kannst du als Wärmequelle nehmen? Wie kannst du feststellen, ob der Wärmestrom mit einer Doppelglasscheibe im Vergleich mit einer einzeln Glasscheibe reduziert wird?

Salz auf Eis

Im Winter wird oft Salz auf die Straßen gestreut, um Eis und Schnee zu schmelzen. Reines Eis hat einen Schmelzpunkt von 0 ° C. Das Hinzufügen von Salz zu Eis beeinflusst den Schmelzpunkt.

Plane und führe Experimente durch, um herauszufinden, wie sich der Schmelzpunkt von Eis beim Zumischen von Salz verändert. Finde hervor, ob ein Zusammenhang zwischen dem Schmelzpunkt und die Salzkonzentration im Eis besteht. (Die Konzentration kann in Gramm Salz pro cm³ Eis ermittelt werden.)

Überlege dir zunächst Folgendes:
Wie stellst du sicher, dass das Salz und das Eis richtig vermischt sind? Wie kannst du den Schmelzpunkt messen?

Schallgeschwindigkeit

In der Abbildung hält jemand eine vibrierende Stimmgabel über einen Messzylinder. Das Schallwellen wandern den Zylinder hinab und bringen das Luft zum Schwingen. Wenn die Höhe der Luftmasse genau ein Viertel der Wellenlänge des Schalls entspricht, sind die Luftschwingungen am stärksten und erzeugen den lautesten Ton. Dieser Effekt wird Resonanz genannt.

Die Schallgeschwindigkeit ist durch diese Gleichung mit der Frequenz und der Wellenlänge verknüpft:

$\mathrm {Schallgeschwindigkeit \ (\frac {m}{s}) \ = \ Frequenz \ (Hz) \ \cdot \ Wellenlänge \ (m)}$

Plane und führe anhand der vorhergehend Informationen eine Untersuchung durch, um die Schallgeschwindigkeit in der Luft des Messzylingers zu ermitteln.

Überlege dir erst Folgendes:
Da ein Messzylinder eine feste Höhe hat, wie veränderst du die Höhe der Luftsäule im Messzylinder?

Scheinbare Tiefe

Wenn man auf einen Nagel am Boden eines mit Wasser gefüllten Glases schaut, wird das Licht, das vom Nagel kommt, gebrochen. Infolgedessen sieht das Wasser weniger tief aus, als es wirklich ist, und der Nagel erscheint näher an die Wasseroberfläche.

Plane und führe ein Experiment durch, um das scheinbare Tiefe des Wassers im Glas zu ermitteln.

Überlege dir zunächst Folgendes:
Wenn du einen Nagel im Wasser betrachtest, dann ist es ein Abbild des Nagels, das du siehst. Wie kannst du das Position dieses Abbildes herausfinden? Könnte man eine verwandte Methode anwenden, um die Position eines Bildes in einem Spiegel zu ermitteln?

Zwei Paare oder ein Paar?

Manche behaupten, dass zwei Paar Socken wärmer sind als ein Paar. Aber verringert ein zusätzliches Paar den Verlust von Energie (Wärme) wirklich? Plane und führe eine Untersuchung durch, um dies herauszufinden. (Du benötigst keine warmen Füße als Wärmequelle!)

Überlege dir zunächst Folgendes:
Wie kann man herausfinden, ob ein Objekt schneller Wärme verliert als ein anderes?

Bildgröße und Entfernung

Platziere einer helles Objekt in einiger Entfernung von einer konvexen Linse und du erhältst ein scharfes Bild an einem Schirm. Wenn du das Objekt näher an die Linse bewegst, ändert sich sowohl die Größe als auch die Position des Abbildes. Dann muss du den Schirm verschieben, um wieder ein scharf Abbild zu erhalten.

Gibt es einen Zusammenhang zwischen die Größe des Abbildes und seiner Entfernung von die Linse? Plane und führe eine Untersuchung durch, um dies herauszufinden.

Strom-Spannungs-Untersuchungen

Plane und führe Experimente durch, um entdecken, wie der Stromfluss durch die folgenden Objekte von der Spannung abhängt:

1. Nickel-Chromdraht bei konstanter Temperatur
2. Glühfaden einer Glühbirne
3. Halbleiterdiode

Überlege dir zunächst Folgendes:
Wie wirst du die Spannung an jedem Objekt verändern und den Strom messen? Welche Überprüfungen musst du durchführen, um sicherzustellen, dass der Strom durch jedes Objekt sicher ist und keine Schäden verursacht?

Einen Widerstand herstellen

Ein Widerstand wird verwendet, um die Spannung und den Strom in elektronischen Schaltungen auf dem richtigen Niveau zu halten.

Stelle mittels Nickel-Chrom-Draht einen Widerstand von 5 $\Omega$ her.

Überlege dir zunächst Folgendes:
Wie beeinflusst die Länge des Drahtes seinen Widerstand? Wie wird der Widerstand berechnet? Welcher Schaltung wirst du verwenden, um den Test durchzuführen? Wie kannst du aus den Messungen ersehen, wie viel Draht du benötigst?

Thermistoruntersuchung

Thermistoren haben einen Widerstand, die stark von der Temperatur abhängt. Sie können deshalb als Temperatursensoren verwendet werden. Plane und führe einer Experiment durch, um herauszufinden, wie der Widerstand eines Thermistors zwischen 0 ° C und 100 ° C variiert

Überlege dir zunächst Folgendes:
Wie wirst du die Temperatur des Thermistors ändern und steuern? Wie kannst den Widerstand des Thermistors messen? Wie stiftest du sicher, dass deine Schaltung den Thermistor nicht aufheizt?