Versuche zur Mechanik

M01 Sinnestäuschung

M01.01 Mach'sche Streifen und stehendes Bild

Eine rotierende Scheibe mit sternförmiger Figur wird kontinuierlich beleuchtet. An den Sternspitzen ist ein dunkler und an den Sternfüßen ein heller Streifen zu erkennen = Mach’sche Streifen. Wird die Scheibe stroboskopisch beleuchtet, können stehende Bilder erzeugt werden.

Darbietung: direkt

Bewertung: gut sichtbar

M01.02 Folien: Optische Täuschungen

Overhead-Folien mit verschiedenen optischen Täuschungen

Darbietung: OHP

Bewertung: gut

M02 Längenmessung

M02.01 Maßstab

Die Anwendung eines Maßstabes wird durch Kamera gezeigt.

Darbietung: Kamera

Bewertung: gut

M02.02 Schieblehre Modell

Die Anwendung einer Schieblehre wird durch Kamera gezeigt. An Hand eines Plexiglasmodelles, das auf den OHP gelegt wird, wird der Umgang mit einer Schieblehre speziell des Nonius erklärt.

Darbietung: OHP

Bewertung: anschaulich

M02.03 Mikrometerschraube

Die Anwendung einer Mikrometerschraube wird durch Kamera gezeigt.

Darbietung: Kamera

Bewertung: gut

M03 Zeitmessung

M03.01 Metronom, Stoppuhren, Sekundenpendel

Demonstration verschiedener Arten der Zeitmessung

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: veraltet

M03.02 Verschlusszeitmessung eines Fotoapparates

Ein Laserstrahl fällt durch eine Kamera auf eine Photozelle. Die Photozelle ist an ein Oszilloskop und einen Zähler angeschlossen, sodaß die Öffnungszeit des Fotoapparates auf zwei Arten gemessen werden kann.

Darbietung: Kamera

Bewertung: funktioniert

M03.03 Stroboskop

Eine drehende Scheibe mit Markierung wird mit Stroboskop beleuchtet. Durch Frequenzveränderung wird ein stehendes Bild erzeugt. Diese Frequenz wird als Messwert abgelesen. Standardanwendung: Drehzahlmessung, Zündzeitpunkt beim Automotor.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: wird nie gezeigt; überarbeiten

M04 Bestimmung der Masse

M04.01 Federwaagen / Dynamometer

Zur Demonstration der Massenbestimmung mit der Federwaage

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: funktioniert

M04.02 verschiedene Waagen

Demonstration verschidenen Waagen.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: direkt und/oder Kamera

M05 Kraft und Drehmoment

M05.01 Wirkung einer Kraft

Ein Stab aus Holz oder Stahl wird an der Tischkante befestigt und mit der Hand ausgelenkt. Ein Kupferdraht wird mit den Händen verbogen.

Darbietung: direkt

Bewertung: anschaulich

M05.02 Durchbiegen einer Tischplatte unter Einwirkung einer Kraft

Ein Laser wird an einer Tischplatte befestgt. Der Strahl wird über zwei Spiegel an die Wand umgelenkt. Drückt man jetzt auf die Tischplatte, wird die Verformung der Platte durch die Ablenkung des Laserstrahls deutlich.

Darbietung: Projektion des Laserstrahls an die Wand

Bewertung: funktioniert

M05.03 Hookesches Gesetz / Lineares Kraftgesetz

Mit diesem Versuch läßt sich die Proportionalität der Auslenkung einer Feder zeigen. An ein Feder-Masse-System werden zusätzlich gleiche Massen angehängt. Jede angehängte Masse lenkt die Feder um den gleichen Betrag aus. Außerdem kann die Federkonstante der verwendeten Feder bestimmt werden.

Darbietung: Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: gut

M05.04 Vektoraddition von Kräften; Dynamometermodell

3 Dynamometer werden so in ein Gestell aufgehänhgt, daß sich ein Kraftverhältnis von 3:4:5 ergibt. Zwischen den Dynamometern 3 und 4 ergibt sich ein rechter Winkel.

Darbietung: direkt oder Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: gut

M05.05 Vektoraddition von Kräften; Rollenmodell

In ein Gestell wird ein Seil über zwei Rollen geführt. Hängt man Gewichte im Verhältnis 3:5:4 dran, ergibt sich ein rechter Winkel.

Darbietung: direkt oder Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: gut

M05.06 Vektoraddition von Kräften; parallele Kräfte

In ein Gestell wird die Aufteilung einer Kraft in zwei Kräfte gezeigt.

Darbietung: direkt oder Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: gut

M05.07 Flaschenzug/Lose Rolle

Mit einem Flaschenzug oder Rollen wird der Zusammenhang zwischen Kraftaufwand und Hubhöhe gezeigt.

Darbietung: direkt

Bewertung: gut

M05.11 Verschiebung einer Kraft entlang ihrer Wirkungslinie

An eine drehbare Scheibe greifen die Gewichtskräfte von zwei gleichen Massen so an,daß die Scheibe im Gleichgewicht ist. Werden die Angriffspunkte der Kräfte in den Wirkungslinien (vertikal) verschoben, bleibt die Scheibe in Ruhe. Erst wenn die Massen nach innen oder außen verschoben werden, beginnt die Scheibe sich zu drehen.

Darbietung: direkt

Bewertung: gut

M05.12 Garnrolle

Je nachdem unter welchem Winkel man an dem Faden der großen "Garnrolle" zieht, wird der Faden auf- oder ab-gewickelt.

Darbietung: direkt

Bewertung: gut

M05.13 Drillachse mit Dynamometer

Eine drehbare Scheibe ist über eine Uhrfeder mit der Achse verbunden. Die Wirkung eines Drehmomentes kann gezeigt werden, indem man über ein Dynamometer eine Kraft auf die Scheibe ausübt.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: gut

M05.14 Modell Rechtsschraubregel

M06 Gleichgewicht, Statik

M06.01 Hebelgesetz: einarmiger Hebel

An einem einarmigen Hebel kann gezeigt werden, daß die Summe der Drehmomente Null ist, wenn der Hebel im Gleichgewicht ist.

Darbietung: Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: gut

M06.02 Hebelgesetz: zweiarmiger Hebel

An einem in der Mitte drehbar gelagerten zweiarmigen Hebel sind mehrere Haken zum Anhängen von Massestücken verteilt. Verschiedene Verhältnisse von Massen und Längen können demonstriert werden. Auch als Balkenwaage aufbaubar.

Darbietung: Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: gut

M06.03 Gleichgewicht

Labiles Gleichgewicht: Tischtennisball auf umgedrehten Uhrglas. Stabiles Gleichgewicht: Tischtennisball im Uhrglas. Indifferentes Gleichgewicht: Tischtennisball auf ebener Unterlage.

Darbietung: OHP

Bewertung: funktioniert

M06.04 Schwerpunktsbestimmung

Ein ausgefülltes Dreieck, ein Dreieck-Rahmen und ein unregelmäßig geformter Körper werden aufgehängt und mit einem Lot die Schwerpunkte bestimmt.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: gut

M06.11 Kraftverteilung bei einer Brücke

Ein stabiler Metalldraht ist über zwei Dynamometer waagerecht aufgehängt. Ein Hängewagen als Last kann über den Draht verschoben werden. An den Dynamometern kann die Kraftverteilung abgelesen werden.

Darbietung: Kamera

Bewertung: funktioniert

M07 Kinematik

M07.01 gleichförmige, geradlinige Bewegung auf LKS

Ein Gleiter auf der Luftkissenschiene erhält einen Anfangsimpuls und bewegt sich dann gleichförmig weiter. Auswertung qualitativ: Wegmarken sind äquidistant so platziert, daß die Impulse eines akustischen Taktgebers mit dem Durchgang des Gleiters korrespondieren. Auswertung quantitativ: Mit Lichtschranken können die konstanten Durchgangszeiten gemessen werden. Daraus kann man auch die Momentangeschwindigkeit berechnen.

Darbietung: Schiene: direkt, Zähler: Kamera

Bewertung: gut

M07.02 gleichförmig beschleunigte, geradlinige Bewegung auf LKS

Ein Gleiter auf der Luftkissenschiene wird mit einem kleinen Gewicht beschleunigt. Dabei kann sowohl die Masse des Gleiters als auch die Beschleunigungsmasse verändert werden. Zur Auswertung können Lichtschranken und/oder ein akustischer Taktgeber eingesetzt werden.

Darbietung: Schiene: direkt, Zähler: Kamera

Bewertung: gut

M07.03 gleichförmig beschleunigte Drehbewegung

Ein um ein Rad gewickelter Faden wird mit Hilfe einer Beschleunigungsmasse abgewickelt und versetzt damit das Rad in eine beschleunigte Drehbewegung. Auswertung nur qualitativ: Eine am Faden angebrachte Marke bewegt sich an Wegmarken entlang, die in quadratisch steigenden Abständen angebracht wurden. Der Durchgang korrespondiert mit den Impulsen eines akustischen Taktgebers.

Darbietung: direkt

Bewertung: umständlich, schlecht reproduzierbar

M07.12 Vakuumfallrohr

In zwei miteinander verbundenen Plexiglasröhren befinden sich ein Stück Papier und ein Plastikteil. Die beiden Teile haben in Luft unterschiedliche Fallgeschwindigkeiten; evakuiert man die Röhren, fallen die Teile gleich schnell.

Darbietung: direkt

Bewertung: gut

M07.13 Schießversuche mit der Kanone

Mit der Kanone wird der schiefe Wurf gezeigt. Es können verschiedene Abschußwinkel gewählt werden. Die Schußweite beträgt 3-5 m.

Darbietung: direkt

Bewertung: gut, eindrucksvoll

M07.14 horizontaler Wurf

Der Versuch mit dem Wurfgerät vergleicht den horizontalen Wurf mit dem freien Fall. Eine Kugel fällt lotrecht hinunter, während eine zweite waagerecht beschleunigt wird. Beide Kugeln treffen gleichzeitig auf den Boden. Unabhängigkeit der Bewegungen.

Darbietung: direkt, Gehör

Bewertung: anschaulich

M08 Dynamik

M08.01 Trägheit (Holzklotz zwischen zwei Fäden)

Ein Holzklotz wird an einem dünnen Faden am Galgen aufgehängt. Am unteren Ende wird über einen zweiten Faden ein Zuggriff befestigt. Je nachdem wie schnell man zieht, reißt der obere oder der untere Faden.

Darbietung: direkt

Bewertung: gut

M08.03 Wagen auf Wagen

Ein kleiner Wagen steht auf einem großen Wagen. Der untere Wagen wird schnell nach vorn bewegt. Der Obere bewegt sich nicht mit, sondern rollt von dem Unteren herunter und bleibt am Ausgangspunkt stehen.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: gut

M08.04 Trägheitsversuch

Auf die Öffnung eines Rohres wird ein gelochtes Alublech und darauf eine Kugel gelegt. Schlägt man das Blech unter der Kugel weg, bleibt sie auf der Öffnung des Rohres liegen.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: gut

M08.05 Papier zwischen zwei Holzklötzen

Ein Stück Papier zwischen zwei Holklötzen kann langsam oder schnell herausgezogen werden. Langsam wird der obere Klotz mitgezogen, schnell bleibt der Klotz an seinem Ort liegen.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: gut

M08.21 Masse und Beschleunigung auf LKS

Gleiter mit unterschiedlichen Massen werden auf der Luftkissenschiene mit unterschiedlichen Kräften beschleunigt. Zur Auswertung werden Lichtschranken eingesetzt.

Darbietung: Schiene: direkt, Zähler: Kamera

Bewertung: gut

M08.31 actio = reactio; Kraftmesser

Dieser Versuch vergleicht die Kräfte mit einer Federwaage, die einem Massenstück von einem festen Punkt und von einem gleich großen Gegengewicht entgegengebracht wird.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: anschaulich

M08.32 Impuls auf LKS; actio = reactio; 1:1

Zwei Gleiter gleicher Massen werden in der Mitte der Luftkissenschiene mit einem Faden zusammengehalten und mit einer Feder gespannt. Brennt man den Faden durch, treibt die Feder die Gleiter auseinander. Sie haben dann die gleichen Geschwindigkeiten, die mit Lichtschranken gemessen werden.

Darbietung: Schiene: direkt, Zähler: Kamera

Bewertung: gut

M08.33 Impuls auf LKS; actio = reactio; 1:2

Zwei Gleiter mit einem Massenverhältnis 1:2 werden in der Mitte der Luftkissenschiene mit einem Faden zusammengehalten und mit einer Feder gespannt. Brennt man den Faden durch, treibt die Feder die Gleiter auseinander. Sie haben dann unterschiedliche Geschwindigkeiten im Verhältnis 2:1, die mit Lichtschranken gemessen werden.

Darbietung: Schiene: direkt, Zähler: Kamera

Bewertung: gut

M08.34 Wasserrakete

Eine mit etwas Wasser gefüllte und an eine Luftpumpe angeschlossene Kunststoff-Flasche wird an eine durch den Hörsaal gespannte Schnur gehängt. Pumpt man Luft in die Flasche, ist irgendwann der Druck so hoch, daß die Pumpe sich löst und die Flasche unter Ausstoß des Wassers an der Schnur entlang "fliegt".

Darbietung: direkt

Bewertung: gut, eindrucksvoll

M08.35 Pendel auf Wagen

Auf einem Wagen wird ein Fadenpendel gebaut. Zunächst sind Wagen und Pendel in Ruhe. Versetzt man den Wagen in Bewegung, bleibt der Pendelkörper an seinem Ort, das Pendel wird ausgelenkt und beginnt zu schwingen.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: gut

M08.36 ballistisches Pendel
M08.37 actio = reactio; Skateboards

Zwei Personen stehen jede auf einem Skateboard und versuchen sich gegenseitig mit einem Seil näher zu ziehen. Sie bewegen sich immer beide aufeinander zu.

Darbietung: direkt

Bewertung: wird nie gezeigt

M08.38 Ballonrennwagen

Darbietung: direkt und/oder Kamera

M08.39 Luftkissengleiter
M08.40 Dampfboot
M08.41 Fahrstuhlmodell

Wirkung einer beschleunigten Bewegung auf eine Masse (Trägheit). Das Modell besteht aus einer Bügelfeder und einem Massekörper der den Magen eines Menschen im Fahrstuhl darstellen soll. Bei gleichmäßiger Bewegung (konst. Geschwindigkeit) des Modells ist die Stauchung der Feder die gleiche wie in Ruhe. Bei Beschleunigung der Anordnung nach oben oder nach unten wird die Feder mehr oder weniger gestaucht.

Darbietung: direkt

Bewertung: anschaulich

M08.42 Aufhebung der Schwere bein freien Fall

Ein Blatt Papier wird zwischen zwei Holzklötze gelegt. In ruhendem Zustand ist es nicht ohne weiteres möglich, das Blatt herauszuziehen. Während des freien Falles der Anordnung kann man das Blatt jedoch ohne Kraftaufwand entfernen.

Darbietung: direkt

Bewertung: funktioniert

M08.43 Poggendorfsche Waage

Mit einer von Poggendorf angegebenen Waage lassen sich die Trägheitskräfte zeigen. Eine Hebelwaage ist über zwei Gewichte in Waage.

Darbietung: Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: wird nie gezeigt

M09 Potentielle und kinetische Energie

M09.01 kinetische Energie eines Balles

Ein Tischtennisball wird auf eine berußte Glasplatte fallengelassen. Er springt wieder hoch, kommt erneut auf, springt wieder hoch usw. bis die gesamte Energie abgegeben ist.

Darbietung: OHP

Bewertung: funktioniert

M09.02 Hemmungspendel nach Galilei

In den Weg eines Fadenpendels wird ein Hindernis in Form einer kurzen Stange eingebracht. In der Schattenprojektion erkennt man, daß das Pendel auf der "gehemmten" Seite genauso hoch schwingt wie auf der "freien" Seite.

Darbietung: Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: gut

M09.03 3m-Pendel mit Wasserglas

Ein großes Fadenpendel (Aufhängung von der Decke, Pendelkörper 15kg-Kugel) wird ausgelenkt, an ein Wasserglas gehalten und losgelassen. Beim Zurückschwingen trifft es nicht gegen das Glas. Spektakulärer ist es statt des Wasserglases den Kopf eines Mutigen als Ausgangspunkt zu benutzen!

Darbietung: direkt

Bewertung: gut, eindrucksvoll

M09.04 potentielle Energie des Federpendels

Anhand eines Federpendels wird die Umwandlung von kinetischer in potentielle Energie erklärt.

M10 Trägheitsmoment, Drehmoment und Drehimpuls

M10.01 Maxwell'sches Rad

Darbietung: Kamera

Bewertung: gut

M10.02 rollende Zylinder auf schiefer Ebene

Ein Voll- und ein Hohlzylinder rollen eine schiefe Ebene hinunter. Der Vollzylinder ist aufgrund seines kleineren Trägheitsmomentes schneller.

Darbietung: direkt

Bewertung: gut

M10.03 Eierwettlauf auf der schiefen Ebene

Auf einer schiefen Ebene rollen ein rohes und ein hartgekochtes Ei. Das rohe Ei ist schneller, da es weniger Rotationsenergie benötigt als das gekochte.

Darbietung direkt und/oder Kamera

M10.04 Drehstuhl mit Hanteln und Rad
  1. Drehstuhl mit Hanteln

    Die Versuchsperson auf dem drehenden Struhl hält die Hanteln mit ausgestreckten Armen. Dann werden die Hanteln an den Körper gezogen. Dabei verringert sich das Trägheitsmoment, und die Winkelgeschweindigkeit nimmt zu.

  2. Drehstuhl mit Rad

    Die Versuchsperson auf dem Stuhl nimmt das waagerecht rotierende Rad in die Hände. Dreht die Versuchsperson die Drehachse, beginnt der Stuhl sich zu drehen.

Darbietung: direkt

Bewertung: gut, eindrucksvoll

M10.05 Drillachse; Massenträgheitsmoment mit Schwingungsmethode
M10.06 Trägheitsmoment eines Rades

Ein Fahrradreifen wird gleichmäßg beschleunigt. Siehe Versuch M07.03. Die Zeit für eine Umdrehung wird gemessen, Alternativ kann momentane Umfanggeschwindigkeit wird mit einer Lichtschranke gemessen. Aus diesen Werten kann der Zusammenhang zwischen Trägheitsmoment J und der beschleunigten Masse nachgewiesen werden.

Darbietung: Schiene: direkt, Zähler: Kamera

Bewertung: verbesserungswürdig

M11 Kreisbewegungen

M11.01 Karussell

An einem horizontal stehenden Rad hängen wie bei einem Kettenkarussell mehrere Fadenpendel mit verschiedenen Massen. Wird das Rad in Rotation versetzt, werden alle Massen gleich weit ausgelenkt.

Darbietung: Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: funktioniert

M11.02 Schleifstein, Pappsäge, Fliehkraftregler
  1. Schleifstein

    Ein Stück Eisen wird an einen rotierenden Schleifstein gehalten. Man sieht die Funken tangential wegfliegen.

  2. Pappsäge

    Ein rundes Stück Pappe wird in Rotation versetzt. Durch die Fliehkräfte versteift es sich so, daß es ein dünnes Holzstück zersägen kann.

  3. Fliehkraftregler

    Das Gerät ist ein Modell eines Zentrifugal-Regulators. Dieser wurde früher zur Steuerung von Dampfmaschinen benutzt. Außerdem wird er als Drehzahlmesser verwendet

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: funktioniert

M11.03 rotierende Flüssigkeit

Eine mit Wasser befüllte Glasküvette wird in Rotation versetzt. Die Oberfläche der Flüssigkeit bildet einen Rotationsparaboloiden.

Darbietung: Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: funktioniert

M11.04 Zentrifuge

In die Zentrifuge wird ein Wasser-Sand-Gemisch eingefüllt und die Zentrifuge in Rotation versetzt. Das Gemisch wird getrennt: der Sand setzt sich unten ab, das Wasser steht darüber.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: funktioniert

M11.05 Zentralkraftgerät

Auf eine rotierenden Fahrbahn ist ein Experimentierwagen gesetzt, der mit einem Kraftmesser gekoppelt ist. Wagenmasse, Bahnradius und Winkelgeschwindigkeit lassen sich einzeln variieren. Die auf den Wagen ausgeübte Kraft kann an der Federwaage abgelesen werden.

Darbietung: direkt oder Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: funktioniert

M11.06 Loopingbahn

Eine Stahlkugel rollt in einer Loopingbahn. Die Anfangshöhe kann frei gewählt werden.

Darbietung: direkt

Bewertung: funktioniert

M11.07 Kerze auf Drehtisch

Die Flamme einer Kerze auf einem sich drehenden Untersatz zeigt nach innen.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: gut

M12 Gravitation

M12.01 Gravitationswaage

Eine Hantel mit zwei kleinen Massen hängt an einem Torsionsfaden. Durch die Annäherung von zwei größeren Massen werden die kleinen Massen angezogen und der Torsionsfaden verdrillt. Die Verdrillung wird durch einen Laserstrahl, der auf einen am Torsionsfaden befestigten Spiegel fällt, sichtbar gemacht.

Darbietung: Laserstrahl an Skala

Bewertung: funktioniert

M13 Bewegung um freie Achsen

M13.01 Hauptträgheitsachsen eines Quaders

Ein Schaumstoffquader wird um seine Achsen gedreht. Die Rotationen um die größte und um die kleinste Achse sind stabil. Die um die mittlere ist instabil.

Darbietung: direkt

Bewertung: gut, eindrucksvoll

M13.02 Keltisches Wackelholz
M13.03 freie Achsen, Kette oder Scheibe

Eine geschlossene Kette hängt an einer Stange und wird in Rotation gebracht. Durch die Zentrifugalkraft weitet sie sich zu einem Kreis auf, der sich dann horizontal stellt, weil dadurch die Rotation um die Achse des größten Trägheitsmoments erfolgt, und damit die Rotationsenergie Erot = L²/2J bei vorgegebenem Drehimpuls L minimal wird.

Darbietung: Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: funktioniert

M13.04 rotierende Kette

Eine Fahrrad-Kette paßt genau um eine auf einen Motor montierte Scheibe. Die Scheibe mit der Kette wird in Rotation versetzt. Bei genügend hoher Drehzahl wird die Kette von der Scheibe geschoben. Sie behält ihre Kreisform bei und rollt am Boden weiter.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

M13.05 Diabolokreisel, Jojo

Spielzeug-Jojo

Darbietung: direkt

Bewertung: fordert Geschick des Experimentators

M13.06 Stehaufkreisel

Kleine Spielzeugkreisel, die durch Hineindrücken der Kreiselspitze dazu gebracht werden, sich umzudrehen nach kurzer Zeit auf dem Stiel zu drehen.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

M13.07 kleiner Kreisel

Ein Messingkreisel wird mit Hilfe eines Motors auf eine hohe Drehzahl gebracht. Der Kreisel wird dann in eine dafür vorgesehene Holzkiste gebracht, in der die Kreiselspitze in einer Ecke befestigt wird. Stellt man jetzt die Kiste auf diese Ecke, dreht sie sich in dieser Stellung. Hängt man die Kreiselspitze des rotierenden Kreisels in eine Fadenschlaufe, hält sich der Keisel und präzediert.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: gut

M13.08 Gyroskop
M13.09 Großer Kreisel

Von der Hörsaaldecke hängt ein großer Kreisel, mit dem die Präzession gezeigt werden kann.

Darbietung: direkt

Bewertung: funktioniert

M13.10 Kreisel auf Schiene

Ein Kreisel läuft auf einer Schiene auch um Kurven ohne herunterzufallen

Darbietung: direkt

M13.11 Nutationskreisel

An einem kräftefreien Kreisel kann Nutation gezeigt werden.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

M13.12 Kreisel auf Drehscheibe (Kreiselkompaß)

Darbietung: Kamera

M13.13 Kreisel im Koffer
M13.14 Kreisel auf Luftkissen

M14 Stoßversuche

M14.01 elastischer Stoß auf LKS

Auf der Luftkissenschiene läßt man zwei Gleiter (gleiche oder verschiedene Massen) aufeinander treffen, die beide mit einer Feder versehen sind, und sich so gegenseitig wieder abstoßen. Die Geschwindigkeiten der Gleiter vor und nach dem Stoß können mit Hilfe von Lichtschranken ermittelt werden.

Darbietung: Schiene: direkt, Zähler: Kamera

Bewertung: funktioniert

M14.02 inelastischer Stoß auf LKS

Auf der Luftkissenschiene treffen zwei Gleiter aufeinander, die beide mit Knetgummi versehen sind, so daß sie nach dem Stoß aneinander haften. Die Geschwindigkeiten der Gleiter können mit Hilfe von Lichtschranken ermittelt werden.

Darbietung: Schiene: direkt, Zähler: Kamera

Bewertung: fordert Geschick des Experimentators

M14.03 Stöße auf LK-Tisch

Auf dem Luftkissentisch können elastische und inelastische Stöße mit Pucks verschiedener Massen gezeigt werden.

Darbietung: Kamera

Bewertung: funktioniert

M14.05 Astro-Blaster

Drei Gummibälle sind auf einer Stange befestigt, ein vierter wird lose aufgesteckt. Der unterste Ball ist am größten, der oberste am kleinsten. Läßt man diese Ball-Pyramide senkrecht auf den Boden fallen, springt der oberste Ball mehrere Meter hoch.

Darbietung: direkt

M14.06 Kugelstoßreihe / Billardkugeln

Dieser Versuch zeigt die Energie- und Impulserhaltung bei Stößen. Lenkt man eine Kugel aus und läßt sie gegen die anderen prallen, wird auf der anderen Seite der Kugelreihe eine Kugel genausoweit ausgelenkt. Wiederholt man den Versuch mit zwei Kugeln, werden zwei Kugeln ausgelenkt. Energie und Impuls werden mit vollem Betrag übertragen.

Darbietung: direkt oder Projektion mit Bogenlampe

M15 Corioliskraft

M15.01 Pendel über Drehtisch (Rosette)

Über einem Drehtisch schwingt ein Pendel, an dem ein Tintentropfer befestigt ist. Während des Pendelns über dem sich drehenden Tisch erzeugt die Tintenspur das Bild einer Rosette.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: fordert Geschick des Experimentators

M15.02 Corioliskraft; Kugel auf Drehtisch

Eine Kugel rollt auf einem Drehtisch. Die geradlinige Bewegung der Kugel stellt sich durch die Drehung des Tisches auf dem Tisch als eine gekrümmte Bahnkurve dar.

Darbietung: Kamera

Bewertung: funktioniert

M15.03 Pendel auf Drehstuhl

Auf dem Drehstuhl wird ein Fadenpendel montiert. Vorversuch zum Foucault-Pendel.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

M15.04 Foucaultscher Pendelversuch

Nachweis der Erddrehung: Die Erde dreht sich unter dem Pendel (Fadenpendel von der Decke) weg. Der Pendelfaden wird projiziert und die Verschiebung des Fadenbildes beobachtet.

Darbietung: Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: funktioniert

M16 Reibung

M16.01 Haft- und Gleitreibung verschiedener Materialien
  1. Auf einer Platte sind verschiedene Materialien aufgebracht. Ein Gewicht kann mit einer Federwaage über die verschiedenen Oberflächen gezogen werden.
  2. Massestücke gleicher Massen mit verschiedenen Oberflächen können mit einer Federwaage über eine Fläche gezogen werden.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

M16.02 Reibung auf schiefer Ebene

Der Winkel einer schiefen Ebene kann mit einem Hubtisch verändert werden. So lassen sich Haft- und Gleitreibung mit einem Holzklotz zeigen.

Darbietung: direkt

M16.03 Viskosität: Küvette mit Öl

In einer Küvette mit Öl steckt ein Aluminiumblech. Bewegt man das Blech in dem Öl, lässt sich die Zähigkeit der Flüssigkeit zeigen.

Darbietung: Kamera oder Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: gut

M16.04 Reibung in Luft

Eine Stahlkugel fällt durch ein Glasrohr. Ist das Rohr unten offen, fällt die Kugel schnell hindurch. Ist das Rohr unten geschlossen, wird die Kugel aufgrund der Luftreibung abgebremst und beginnt auf dem Luftpolster zu schwingen.

Darbietung: Kamera

Bewertung: gut

M17 Elastizität und Spannung

M17.01 Scherung (Spannen eines Gummituches

Ein festes Gummituch wird an einem Tisch befestigt. Dann kann es gespannt werden. Die Verformung sieht man anhand der Verzerrung des Musters auf dem Tuch.

Darbietung: direkt

Bewertung: veraltet

M17.02 Torsionsmodell

Anhand eines im wesentlichen aus einem Gummischlauch bestehenden Modells kann die Torsion gezeigt werden.

Darbietung: Kamera

Bewertung: gut

M17.03 Biegen eines Stabes

Ein Rohr und ein Stab werden jeweils einseitig eingespannt und mit einem Gewicht beschwert. Dann werden die Biegungen verglichen.

Darbietung: direkt

Bewertung: gut

M17.04 Spannen eines Stabes

Die Biegung eines Stabes wird verglichen bei a) einseitig eingespanntem, b) beidseitig eingespanntem und c) beidseitig lose aufliegendem Stab.

Darbietung: direkt

M17.05 Spannungsdoppelbrechung

Sichtbarmachen der inneren Spannung in Glas oder Kunststoff mit Hilfe von Polarisationsfiltern.

Darbietung: direkt

Bewertung: gut

M17.06 Dehnung eines Drahtes

An einen von der Hörsaaldecke hängenden Eisendraht werden verschiedene Gewichte gehängt. An dem Draht ist eine Markierung, die in den Strahlengang eines Diaprojektors gebracht wird. Man beobachtet die Verschiebung dieser Markierung. Die Dehnung des Drahtes ist reversibel.

Darbietung: Projektion

Bewertung: funktioniert

M17.07 Fließen eines Drahtes

An einen von der Hörsaaldecke hängenden Kupferdraht werden verschiedene Gewichte gehängt. Die Verformung, die bei Belastung mit 1kg- oder 2kg-Gewichten auftritt, geht nach Entfernen der Massen nicht zurück. Bei Belastung mit 5kg wird der Draht so weit gedehnt, daß er schließlich reißt.

Darbietung: direkt

Bewertung: gut

M17.08 hüpfender Kitt

Hüpfender Kitt ist eine Silikonmasse, die zerfließt wie zäher Honig, springt wie ein Flummi, die man in lange Fäden ziehen kann und die beim Zerreißen Bruchstellen aufweist.

Darbietung: direkt

M17.09 Torsion

Darbietung: direkt

Bewertung: wird nie gezeigt; überarbeiten

M18 Relativbewegungen

M18.01 Wagen wirft Kugel (Galilei-Transformation)

Ein Wagen fährt auf einer Schiene und schießt eine Kugel nach oben, die dann in einen Trichter auf dem Wagen zurückfällt.

Darbietung: direkt

M18.02 gleichzeitiges Fallen von Koordinatensystem und Klotz

Bei gleichzeitigem Fallen von Koordinatensystem und Klotz befinden sich System und Klotz zueinander in Ruhe.

Darbietung: direkt

M20 Druck

M20.01 Allseitigkeit des Druckes (Spritzigel)

Der "Spritzigel" besteht aus einer mit Wasser gefüllten Glaskugel mit mehreren kleinen Öffnungen rundum. Mit einem Stopfen kann Druck auf das Wasser ausgeübt werden. Dann spritzt das Wasser gleichmäßig aus allen Öffnungen heraus.

Darbietung: direkt

Bewertung: fordert Geschick des Experimentators

M20.02 Hydraulische Presse

Darbietung: Kamera

Bewertung: funktioniert

M20.03 Magdeburger Halbkugeln

Die Magdeburger Halbkugeln bestehen aus zwei Eisenhalbschalen mit Griff, von denen eine mit Hahn und Saugstutzen ausgestattet ist. Diese Versuch demonstriert den klassischen Luftdruckversuch von Otto von Guericke aus dem Jahre 1656. Die Existenz eines luftleeren Raumes schien bis dahin fast unvorstellbar. Mit diesem Versuch konnte jedoch der Beweis erbracht werden, daß die Evakuierung eines Raumes zwar nicht absolut, doch aber fast vollständig möglich ist. Man erkannte außerdem die Bedeutung und Wirkung des Luftdruckes.

Darbietung: direkt

Bewertung: gut, eindrucksvoll

M20.04 kommunizierende Röhren

In unterschiedlich geformte, miteinander verbundene Röhren wird gefärbtes Wasser gefüllt. Der Flüssigkeitspegel ist in allen Röhren gleich hoch.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: gut

M20.05 Aufdruck (statischer Druck)

Eine kleine Platte wird von unten gegen ein Glasrohr gehalten und diese Anordnung in Wasser getaucht. Lässt man die Platte jetzt los, fällt sie wegen des Aufdrucks nicht hinunter.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

M20.06 Druckdose nach Hartl (Schweredruck)

Eine mit einer Gummimembran versehene Druckdose wird in Wasser getaucht und kann hier gedreht werden. Ein angeschlossenes Manometer zeigt, daß der Wasserdruck zu allen Seiten gleich ist.

Darbietung: Kamera

Bewertung: funktioniert

M22 archimedisches Prinzip

M22.01 Cartesianischer Taucher

Eine kleine luftgefüllte Figur schwimmt in einer Wasserflasche. Wird Druck auf den Stopfen der Flasche ausgeübt, dringt etwas Wasser durch eine kleine Öffnung in die Figur ein, die dadurch schwerer wird und absinkt. Läßt der Druck nach, steigt der Taucher wieder auf.

Darbietung: Kamera

Bewertung: funktioniert

M22.03 Auftriebsmessung mit Mohrscher Waage

Vergleich von Auftriebskraft und Gewichtskraft des vom Probekörper verdrängten Wassers.

Darbietung: direkt oder Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: funktioniert

M22.04 Archimedes Briefwaage

Die Auftriebskraft, die auf einen eingetauchten Körper wirkt, ist so groß wie die Gewichtskraft der vom eingetauchten Körperteil verdrängten Flüssigkeitsmenge.

Darbietung: Kamera

M22.05 "Eisberg" im Wasser

Dieser Versuch zeigt, daß ein Eisberg im Wasser nur so viel Wasser verdrängt wie er selbst enthält.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

M22.06 Behnsches Rohr

Ein Rohr, dem in der Mitte Gas zugeführt wird, besitzt an seinen beiden Enden je eine kleine Brennöffnung. Bei horizontaler Lage brennen die an diesen Öffnungen entzündeten Flammen gleich groß; neigt man aber das Rohr, so kann man bei geeignet eingestellter Gaszufuhr erreichen, daß an dem tieferen Ende die Flamme fast erlischt, an dem höher gelegenen Ende aber eine helleuchtende große Flamme brennt.

Darbietung: direkt

Bewertung: funktioniert

M22.07 Auftriebsmessung mit Dynamometer

Auf einer Balkenwaage stehen zwei Bechergläser mit Wasser im Gleichgewicht. Ein Probekörper hängt an einem Dynamometer über einem der Bechergläser. Der Probekörper kann in das Wasser abgesenkt werden. Das Dynamometer zeigt die um den Auftrieb reduzierte Gewichtskraft. Die Balkenwaage zeigt die Gegenkraft zur Auftriebskraft.

Darbietung: direkt oder Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: deutlicher Effekt

M23 Dichtemessung

M23.01 Aräometer

Das Aräometer dient zur Dichtemessung von Flüssigkeiten. Die Dichte kann direkt abgelesen werden.

Darbietung: Kamera

Bewertung: gut

M24 Stömungen

M24.01 Druckverhältnisse im durchströmten Rohr
M24.02 laminare und turbulente Strömung

Der Versuch zeigt den Unterschied zwischen laminarer und turbulenter Strömung.

Darbietung: Kamera

Bewertung: gut

M25 Anwendung der Bernoulli-Gleichung

M25.01 Prandtl'sches Staurohr

Bestimmung von statischem Druck, Staudruck (= dynamischem Druck) und Gesamtdruck. Vergleich von Windgeschwindigkeiten z.B. über und unter Tragflächen.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: funktioniert

M25.02 Bunsenbrenner

Beim Bunsenbrenner wird der nötige Sauerstoff durch das strömende Gas angesaugt.

Darbietung: direkt

M25.03 hydrodynamisches Paradoxon

Eine Platte hat in der Mitte ein Loch, durch das Luft geblasen wird. Trifft diese Luft auf eine zweite bewegliche Platte, wird diese nicht weggeblasen, sondern an die erste Platte angesaugt.

Darbietung: direkt

Bewertung: gut

M25.04 Wasserball im Luftstrom

Ein Wasserball schwebt in einem Luftstrom und fällt auch nicht herunter, wenn der Luftstrom schräg gestellt wird.

Darbietung: direkt

Bewertung: gut

M25.05 gebogene Bleche

Ein etwas schräg zum Luftstrom stehendes Blech wird angesaugt, bis es parallel zur Strömung steht.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

M26 feste Körper im Luftstrom

M26.01 Umströmen verschiedener Profile
M26.02 Auftriebsmessung am Tragflügel
M26.03 Venturidüse
M26.04 Umlaufgerät (cw-Messung)

M27 feste Körper in fließender Flüssigkeit

M27.01 Strömungskanal

In strömendem Wasser schwimmen kleine Plastikkügelchen, um die Strömung zu veranschaulichen. Anhand dieser Kügelchen lassen sich die Verhältnisse an umströmten Hindernissen zeigen.

Darbietung: Projektion

M27.02 Stromfädenapparat

Das Stromfädengerät nach Prof.Dr.R.W.Pohl dient dazu den Strömungsverlauf abzubilden, der sich bei sehr langsamer Strömung in einer Flüssigkeit mit starker innerer Reibung, also bei laminarer Strömung ausbildet. Dies ist ein Modellversuch, der die Stromlinien einer idealen reibungsfreien Flüssigkeitsbewegung gut abbildet.

In der Apparatur wird mit Tinte und Wasser parallele senkrechte Stromlinien erzeugt und mit einer geeigneten Optik an die Wand projiziert. Durch Einbringen von Hindernissen kann man die Auswirkungen auf Strömungsrichtung und Geschwindigkeit darstellen.

Darbietung: Projektion

M28 Magnuseffekt

M28.01 Flettner-Rotor

Bewertung: im Moment noch nicht fertig

M28.02 Nachweis des Magnus-Effektes

M29 Hagen-Poiseuille und Stokes

M29.01 Gesetz von Hagen-Poiseuille
M29.02 Stokes'sches Gesetz

M30 Wirbel

M30.01 Wirbel (Aluminiumpulver in Wasser)

In einer Küvette ist Aluminiumpulver in Wasser suspensiert. Ein quaderförmiger Körper ist so angebracht, daß er durch hoch- und runter-bewegen eine Stromstörung erzeugt. Das eingebrachte Aluminiumpulver macht die entstehenden Wirbel sichtbar.

Darbietung: Projektion auf optischer Bank

Bewertung: funktioniert

M30.02 Tornadorohr
M30.03 Auslöschen einer Kerze durch Wirbel

M31 Oberflächenspannung und Minimalflächen

M31.01 Kleinstflächen
M31.02 Drahtbügel nach Leonard
M31.03 Tropfenbildung in Luft und Acetondampf
M31.05 verbundene Seifenblasen

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: gut

M31.06 Messung der Oberflächenspannung von Wasser

Ein Metallring hängt an einer Federwaage und wird in Wasser getaucht. Nun wird der Wasserbehälter langsam abgesenkt. Die Oberflächenspannung des Wassers hält den Ring im Wasser zurück. Diese zusätzlich auftretende Kraft kann an der Federwaage abgelesen werden.

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: funktioniert

M31.08 Seifenlamelle in Fadenschlinge

In einem Metallring ist eine Fadenschlinge befestigt. Taucht man diese Anordnung in Seifen-lauge, bildet sich in dem Ring und der Fadenschlinge eine Seifenlamelle aus. Sticht man die Lamelle in der Fadenschlinge durch, zieht sich die Lamelle zwischen Faden und Ring so weit wie möglich zusammen, und der Faden weitet sich zu einem Kreis auf.

Darbietung: OHP

Bewertung: gut

M32 Kapillarität

M32.01 Kapillarität zwischen 2 Glasscheiben

Zwischen zwei Glasscheiben, die sich an einer Seite berühren und an der anderen etwa 2mm auseinander stehen, wird etwas Wasser gefüllt. Das Wasser steigt dort am höchsten, wo die Platten am dichtesten zusammenstehen.

Darbietung: Kamera

Bewertung: funktioniert

M32.02 Kapillaren

Kapillarrohre mit verschiedenen Durchmessern tauchen in gefärbtes Wasser. Je nach Durchmesser steigt das Wasser in den Rohren verschieden hoch.

Darbietung: Kamera oder Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: schlecht sichtbar

M33 Brown'sche Molekularbewegung

M33.01 Modell Druck und barometrische Höhenformel

Das Modell zeigt, daß zur Bewegung angeregte Kügelchen in der Lage sind eine Streichholzschachtel anzuheben. Entfernt man die Streichholzschachtel, läßt sich zeigen, daß die Dichte der angeregten Kügelchen mit zunehmender Höhe abnimmt.

Darbietung: Projektion mit Bogenlampe

Bewertung: funktioniert

M33.02 Modell Brown'sche Molekularbewegung

Das Modell zeigt kleine Kügelchen, die angestoßen werden und nun ihrerseits einen kleinen Ring in Zitterbewegung versetzen. Dabei stellen die Kügelchen die Wassermoleküle aus M33.03 und der Ring die Öltröpfchen dar.

Darbietung: Projektion mit Bogenlampe

M33.03 Brown'sche Molekularbewegung mit Mikroskop

Eine in Wasser gelöste Fettemulsion wird auf einem Objektträger unter ein Mikroskop gebracht. Man sieht die durch die Bewegung der Wassermoleküle angeregte Bewegung der Ölmoleküle.

Darbietung: Kamera

M34 Diffusion und Osmose

M34.01 Gasdiffusion

Über einen luftgefüllten Tonzylinder, der an ein U-Rohr-Manometer angeschlossen ist, wird ein Becherglas gestülpt. Unter das Glas wird zunächst CO2 und anschließend Stadtgas geleitet. Bei CO2 zeigt das Manometer einen Unterdruck im Tonzylinder an, bei Stadtgas einen Überdruck.

Darbietung: Kamera

M34.03 Osmoseapparat

In ein mit dest. Wasser gefülltes Reagenzglas wird ein mit Salz- oder CuSO4-Lösung gefüllter Dialyseschlauch gebracht. Der Schlauch ist mit einem Steigrohr verbunden, das die Diffusion von Wassermolekülen in den Schlauch anzeigt.

Darbietung: Kamera

M35 Gittermodelle

M35.01 Gittermodelle

Darbietung: direkt und/oder Kamera

Bewertung: gut