Vo mit Ballistischem Pendel messen.

Es gibt 35 Antworten in diesem Thema, welches 4.601 mal aufgerufen wurde. Der letzte Beitrag (28. März 2003 um 09:09) ist von Pellet.

  • Moin. Wollt bloß mal nbisschen mit meinem Physik-LK Wissen romprollen :new16: also dacht ich mal ich erklär mal kurz wie man mit einem Ballistischen Pendel die Vo und Eo messen kann.

    Aufbau:
    zwei Fäden (Sehne oder dünnen Draht) an der Decke Festmachen. dass sollte dann so aussehn:
    \ /
    \ / (aus der sicht des Schützen)
    o

    |
    | (Seitenansicht)
    o - - - - -- - -- -----o\\\\ (LP oder LG)

    Das "o" ist hierbei eine Filmdose die Paralell zum Boden hängt und mit der Öffnung zum Schützen zeigt. sie ist gefüllt mit Knete oder Kitt. jedenfalls solte der Füllstoff in der Lage sein die das Geschoss so abzufangen, dass es die Filmdose nicht durchschlägt.

    Messung: zuerst wird die Masse der Filmdose mit Füllung gemessen und dass möglichst genau. Wer es ganz genau machen will addiert dazu noch die halbe masse der Fäden. Dann wird in die Öffnung der Filmdose geschossen. Dabei sollte man möglichst genau messen können wie weit das Pendel ausschlägt wie man das mit einfachen mitteln auf die schnelle hinbekommt weiß ich nicht aber da fällt euch ganz bestimmt was ein. zur not stellt mann seinen kumpel mit einem zollstock daneben der das dann abschätzt. bei mehreren Versuchen wird so der fehler immer kleiner. mit "Auschlag" ist gemeint wie weit sich das Pendel nach oben bewegt. also zb. das Pendel hängt einen Meter über dem Boden dann wird es beschossen und schlägt soweit aus dass es 2 meter über dem boden hängt wenn es den höchsten punkt erreicht hat, dann ist der Ausschlag den ich meine genau ein meter.

    Sollte das Pendel soweit ausschlagen, daß es die Decke Berührt, so ist die Masse der Filmdose zu erhöhen.

    Die Berechnung:

    - h=Ausschlag in Meter´
    - m=Masse des Pendels(+halbe masse der Fäden) in kg
    - mkugel=Masse des Geschosses in kg!
    g=9.81

    setzen wir in folgende formel ein.

    E0 = (m+mkugel)*g*h in Joule

    ..................... 2* E0
    v0=Wurzel aus(-------------) in m/s
    ................... mkugel
    viel spass beim probieren!

    3 Mal editiert, zuletzt von PeZeMouse (26. März 2003 um 10:22)

  • hallo,

    ich würde das ding aber erstmal eichen, und zwar mit einer waffe deren E0 man ungefähr kennt. dann kann man nämlich für diese waffe die verformungsenergie berechnen. den wert kann man dann für die messungen mit anderen waffen verwenden. um die E0 der waffen zu errechnen muss die verformungsenergie zu der gemessenen potentiellen energie addiert werden. natürlich ist auch die verformungsenergie geschwindigkeitsabhängig, aber man will ja hier nur einen ungefährwert ;D .

    ach übrigens: maschbau rules :ngrins:

    gruss,
    florian

    Einmal editiert, zuletzt von flo (26. März 2003 um 10:27)

  • Wenn sich mein Stahlpendel schon über 90 Grad bewegt, dann sollte das Teil noch etwas schwerer sein.
    Die Filmdose wird selbst mit Füllung nach dem ersten Treffer nicht mehr zu gebrauchen sein :confused2:

    Auch "nur" 125 m/s sind dabei als Aufschlagenergie nicht zu unterschätzen!!!

    Gruß Willy

    FWR-Mitglied 26256 ...und Du? :deal: -+- Field Target -Mitglied im DFTC2000 -+- Co2-Mehrdistanz.de

    Alles, was ist, dauert 3 Sekunden: Eine für vorher, eine für nachher und eine für mittendrin ...

    Einmal editiert, zuletzt von full.house (26. März 2003 um 11:22)

  • @ flo: nur eine institution in de darf eichen, du kannst höchstens kalibrieren aber das muss ich dir als maschbauer nicht erklären, oder !?

    " Wer nicht richtig anlegen kann, wird gnadenlos bestraft."

    auf zu meiner Homepage: Die Seite des deutschen FTS

    Einmal editiert, zuletzt von zsu34-1 (26. März 2003 um 13:32)

  • Ich hab in der 11. Physik GK eine Klausur genau darüber geschrieben !

    WIr haben alle etwas dumm gesachut als unser Lehrer auf einmal ein LG aus einer großen Mülltüte zog. :))

    Ich muss mal schauen ob ich die Klausur noch mal finde... :crazy2:

    CU
    TPO

  • Zitat

    Original von flo
    ..während der klausur? ;D

    "Ok Leute ! Jetzt bleibt mal alle ruhig sitzen, ich hab das mit dem Schulleiter abgesprochen..." :ngrins:

    Also fangen wir mal an...

    Wir brauchen:
    - Unsere heilige Formelsammlung :huldige:
    - Ein LG
    - Ein Diabolo mit bestimmter Masse bzw festgelegter Masse
    - Eine Dose
    - Knetmasse
    - Einen Faden >100cm
    - Eine Lampe
    - Einen Bleistift
    - Ein Linial ca 50cm
    - Einen Schützen
    - Einen Beobachter (am besten einen aus der Sek 1. Kinder halten mehr aus als Erwachsene und können dem Geschoß notfalls besser ausweichen) :ngrins:

    Durchführung:
    Knete in die Dose füllen, sie soll die energie gleichmäßig an das Pendel weitergeben.
    Dose an einen genau 100cm langen Faden hängen und irgendwo freischwingend befestigen.
    Alles mit einer Lampe anstrahlen so dass der Schatten des ruhenden und später ausgelenkten Pendels auf einer Wand/Schirm zu sehen ist.
    Gewehr laden ( Wenn Schulleiter zuvor hat OK gegeben, ansonsten behaupten ein Schüler hätte das Gewehr mitgebracht). :))
    Diabolo auf die Dose in die Knete schießen.

    Beobachtung:
    Pendel schlägt aus.
    Beobachter markiert auf dem Schirm: Abstand ´d´ ca 30cm (oder watweisisch...)

  • Jetzt haben wir eine Masse die sich auf einer Höhe befindet.

    Kurzgesagt können wir jetzt die "Höhenenergie" ausrechnen, bzw die "Potentielle Energie" Epot.

    300g * 4,6cm = KeinenBockzurechen-Joule.

    Die Dose hat also Energie erfahren.

    Nun können wir die Potentielle Energie der Dose der Kinetischen Energie (Bewegungsenergie) des Diabolos gleich setzen da dies ja seine Energie an die Dose abgegeben hat:

    Epot (Dose) = Ekin (Diabolo)

    Also 300g * 4,6cm = Energie des Diabolo in Joule.

    Und dann können wir die Formel E = 1/2m*v² nach der Geschwindigkeit v umstellen und erhalten damit die Geschwindigkeit des Diabolos.


    Was Du nun mit diesen Nonsens anfängst ist deine Sache, schließlich musst DU es ja deinem Lehrer erklären und nicht ich... :nuts:

    CU
    TPO

  • TPO und PC-Mouse, danke für die super Darstellung, ich werde das dann in die FAQ verschieben. Nur mit einem bin ich nicht einverstanden:

    Es handelt sich um einen inelastischen Stoß, das heißt, es wird beim Eindringen des Diabolos in die Photodose Energie verbraten (in Verformungsenergie und Wärme umgewandelt). Deshalb kann man hier die Energieerhaltung nicht voraussetzen, wie Ihr das gemacht habt.

    Das einzige, das man voraussetzen kann, ist die Impulserhaltung.

    Man braucht also noch einen zusätzlichen Schritt: Aus der potentiellen Energie ( E_pot = m_pendel * g * h mit m_pendel = m_pendel_leer + m_geschoss ) rechnet man die Geschwindigkeit des Pendels nach dem Stoß aus ( v_pendel =sqrt(2 * E_pot / m_pendel) ), daraus seinen Impuls ( p_pendel =m_pendel * v_pendel). Der entspricht dem Impuls des Geschosses vor den Aufprall, deshalb ist dann v_0 = p_pendel / m_geschoss bzw. E_0 = p_pendel2 / (2 * m_geschoss) .

    Wenn man es so rechnet, gibt's auch keinen Grund, zu kalibrieren. Das wäre ja auch ziemlich blöd, wenn man erst mal ein LG bräuchte, dessen Energie man kennt...

    Gruß,
    Marcus

  • das ist mir nen bisserl zu hoch aber ist es nicht besser z.b. einen holzblock zu nehmen dann hat man nicht das was man mit der knete hat.
    oder metall mit stahlspitz diabolos dann wird die energie sauber übertragen.

    :n1: :direx: "zwischen Leber und Milz passt immer ein Pils" :huldige: :n1:

  • Zitat

    Original von TanteMarta
    das ist mir nen bisserl zu hoch aber ist es nicht besser z.b. einen holzblock zu nehmen dann hat man nicht das was man mit der knete hat.
    oder metall mit stahlspitz diabolos dann wird die energie sauber übertragen.

    aber auch nur näherungs weise weil dein Diabolo verformt sich ja auch, sprich verbrät Energie in nicht oder nur schlecht meßbare Bereiche

    Diese Männer, sanfter als Lämmer,
    sind wilder als Löwen.
    Bernhard von Clairvaux - De Laude Novae Militiae ad milites templi

  • also die einwände mit der verformungsenergie sind absolut berechtigt, aber einen starren körper als pendel zu benutzen geht auchnicht. denn hier wird die kin. Energie des geschosses nicht vollständig übertragen. wenn es abprallt hat es immernoch ein teil der energie.
    falls einer ein e-Messgerät hat kann derjenige ja mal das pendel bauen und für unterschieliche V0 die differenz zwischen e-messung und knetmessung ausrechnen und posten. dann könnten wir die verformungsenergie so mit berücksichtigen...
    gruß PEZE

  • Zitat


    falls einer ein e-Messgerät hat kann derjenige ja mal das pendel bauen und für unterschieliche V0 die differenz zwischen e-messung und knetmessung ausrechnen und posten. dann könnten wir die verformungsenergie so mit berücksichtigen...

    Das ist, wie bereits gesagt, völlig überflüssig.

    Um es nochmal klar zu sagen: es ist überhaupt kein Problem, daß die Energie geschluckt wird, denn man muß bei inelastischen Stößen sowieso über die IMPULSerhaltung gehen. Das ist nur ein Rechenschritt mehr, aber man erhält ein exaktes Ergebnis ohne Kalibration.

    Ich bin sicher, daß der Erfinder des ballistischen Pendels das auch genauso gemeint hatte. Und wenn ich TPOs Physiklehrer wäre, gäbe es auch erst dafür die volle Punktzahl. ;)

    Marcus

  • tut mir leid, aber das ist nicht ganz richtig es wird nämlich nur der impuls übertragen den daß geschoß hat wenn es sich relativ zum pendel nicht mehr bewegt. es ist als vollig egal ob man die kin. energie des geschosses mit der pot. energie des pendels im höchsten punkt gleichsetzt oder die impulse gleichsetzt! das ergebnis ist ekakt das selbe, denn fakt ist, das geschoß hat eine kin. energie wenn es den lauf verlässt und ein teil der energie wird nunmal in verformungsenergie umgewandelt daran lässt sich nichts ändern. wenn ich dich recht verstehe meinst du das die verformung egal ist wenn man über die impulse geht. aber woher kommt dann die energie die dei "Knete" verformt??? wenn man luftwiederstand vernachlässtigt ist die gesammte geschoßenergie nach dem schuß vollständig in kin. Energie des pendels und verformungsenergie der knetmasse umgewandelt. hab das eben mal formelmäsig hergeleitet. impuls des geschoßes = impuls des Pendels nach dem stoß un dann impuls nach dem stoß in pot. energie des pendels im oberen totpunkt und es kommt exakt das gleiche ergebnis raus.
    gruß Seba

  • Nein, das stimmt nicht. Es wird der gesamte Impuls des Geschosses vor dem Stoß übertragen. Der Impuls des Pendels vor dem Stoß ist 0, also ist der Gesamtimpuls des Pendels mit Geschoß nachher gleich dem Impuls des Geschosses vorher.

    Bei einem inelastischen Stoß ist es immer so, daß die Energie nicht erhalten bleibt, aber sehr wohl der Gesamtimpuls aller beteiligten Körper zusammen. (Bei elastischen Stößen bleiben sowohl Energie als auch Gesamtimpuls erhalten, das wäre der Fall "Stahlkugel auf Walther-Ente"). Schau mal in ein Physikbuch zum Thema "inelastische Stöße".

    Wenn man mit Energierhaltung rechnet: (was, wie gesagt, falsch ist):

    E_0 = E_pot_pendel

    m_geschoss * v_02 / 2 = m_pendel * g * h

    ( wobei m_pendel = m_geschoss + m_dose )

    v_0 = sqrt ( 2 * m_pendel * g * h / m_geschoss )


    Wenn man dagegen mit Impulserhaltung rechnet:

    E_0_pendel = E_pot

    m_pendel * v_0_pendel 2 / 2 = m_pendel * g * h

    v_0_pendel = sqrt (2 * g * h)

    Impulserhaltung:

    m_geschoß * v_0 = m_pendel * v_0_pendel

    v_0 = m_pendel / m_geschoss * sqrt (2 * g * h)

    Es kommt also was anderes raus. Wenn man mit Impulserhaltung rechnet, steht (m_pendel / m_geschoss) vor der Wurzel, sonst in der Wurzel. Da dieser Ausdruck in jedem Fall >1 ist, kommt mit Impulserhaltung also immer eine größere v_0 raus.

    Man kann sogar die beim Stoß verlorengehende Energie berechnen:

    E_verlust = E_0 - E_pot_pendel

    = 1/2 m_geschoss (m_pendel / m_geschoss)2 * 2 * g * h - m_pendel * g * h

    = (1 - (m_geschoss / m_pendel)) * E_0

    Die Verlustenergie ist also umso höher, je schwerer das Pendel ist.

    So, ich denke, jetzt reicht's auch...

    Gruß,
    Marcus

    Einmal editiert, zuletzt von Old_Surehand (27. März 2003 um 14:09)

  • Also wenn ich mich an den Modellversuch in unserem Physik LK erinner, dann geht beim idealen elastischen Stoß aber keine Energie durch Verformung "verloren" sondern wird wieder in Bewegungsenergie zurückgewandelt.

    Wir hatten dazu zwei Autos mit Metallfeder an der Stelle wo sie zusammenstoßen.

    Die Knete im Pendel allerdings verformt sich ohne danach wieder in die Ausgansform zurückzukommen und dabei die Energie in Bewegungsenergie umzuwandeln.

    Gruß, Whiteshark

    du-ich-kann-dich-nicht-leiden-aber-blende-dich-mit-dem-winke-smiley :winke: siehste-hat-wieder-geklappt