Kraft, Masse und Beschleunigung am Wagen
Ein Wagen auf der Fahrbahn wird über eine Schnur mit Massestücken gezogen.
- Aufbau:Eine Schnur führt über eine Umlenkrolle zu angehängten Massestücken, die den Wagen ziehen.
- Messgröße:Aus der Messung bestimmst du die Beschleunigung a des Wagens.
- 1. Durchgang:Nur die Zugkraft F wird verändert, die Masse des Wagens bleibt gleich.
- 2. Durchgang:Nur die Masse des Wagens wird verändert, die Zugkraft bleibt gleich.
Die beiden Messreihen selbst abfahren
Die Zugkraft F (jedes Massestück zieht mit 0,1 N) und die Masse m des Wagens lassen sich einzeln einstellen. Bei doppelter Kraft und bei doppelter Masse zeigen Beschleunigung a und Quotient F : a im Werte-Kasten jeweils ein anderes Verhalten.
Halte fest: Wie auch immer du Kraft und Masse einstellst — der Quotient F : a ist immer genau die Masse des Wagens, deshalb gilt F = m · a.
Ergebnis des Versuchs:
F = m · a
F: Zugkraft in Newton (N).
m: Masse des Wagens in Kilogramm (kg).
a: Beschleunigung in m/s².
Versuch: Bei gleicher Masse verdoppelt doppelte Zugkraft die Beschleunigung.
Masse: Bei gleicher Zugkraft halbiert doppelte Masse die Beschleunigung.
Ergebnis: Der Quotient F : a ergibt immer die Masse des Wagens.
Die Formel ist gemessen, nicht geraten — zwei Messreihen stecken in ihr.
- Zugkraft verdoppelt:Bei gleicher Masse verdoppelt sich auch die Beschleunigung.
- Masse verdoppelt:Bei gleicher Zugkraft halbiert sich die Beschleunigung.
- Beide Messreihen stecken gleichzeitig in dieser einen Gleichung.
Allgemeine Hinweise
Drei Dinge, die beim Auswerten dieses Versuchs immer wieder schiefgehen.
Eine Größe festhalten
Halte in einer Messreihe stets eine Größe fest und ändere nur die andere. Nur so lässt sich die Änderung von a eindeutig auf eine Ursache zurückführen.
Masse in Kilogramm
Setze die Masse in Kilogramm ein, nicht in Gramm: 500 g sind 0,5 kg. Beschleunigung kommt in m/s², Kraft in N.
Mit Faktoren rechnen
Rechne mit Faktoren statt mit Zahlen: dreifache Kraft bei gleicher Masse gibt dreifache Beschleunigung, doppelte Masse gibt die halbe.