Kurs:Grundpraktikum Experimentalphysik 1

Dieser Kurs gehört zum Fachbereich Physik.

Einleitung: Aufbau und Ziel des Kurses

An dieser Stelle soll eine Art Grundpraktikum eingerichtet werden. Meine persönliche Idee wäre es, möglichst viele Versuche zu beschreiben, die zu den unten genannten Themen passen und die mit sehr einfach Mitteln auskommen. Das bedeutet also übliche Haushaltswaren und Dinge, die man sich für nicht allzu viel Geld einfach selbst besorgen kann.

Gerade im ersten Praktikum sollte das noch möglich sein. Bei weiteren Praktika wird das logischerweise immer schwieriger werden, da doch auch speziellere Hilfsmittel gebraucht werden. Aber da draußen gibt es sicher genügend kreative Köpfe, die auf ganz tolle Ideen kommen, um physikalische Effekte sehr einfach zugänglich zu machen.

(Bei der Auflistung der Versuchsgruppen habe ich mal unterteilt in "gut machbar", wo ich denke, daß große Teile der Versuchsgruppe mit Haushaltsmitteln recht einfach zu machen sind und in "schwierig", wo ich denke, daß es wohl einiger kreativer Köpfe bedarf, um hier mit einfachen Mittel durchführbare Versuche auf die Beine zu stellen bzw. dieses zu beschreiben.)

So gesehen hat dieser Kurs dann gleich eine doppelte Wirkung: Zum einen wird das notwendige Praktikum absolviert bzw. die Möglichkeit dazu gegeben, zum anderen hat man eine Grundlage geschaffen, mit der jeder sehr einfach physikalische Versuche daheim selbst und einfach durchführen kann.

Kursablauf und Musterprotokolle (?)

Zunächst muss sich jeder Teilnehmer den Abschnitt "Anleitung zum Auswerten von Messergebnissen" aneignen und die dort gegebenen Aufgaben lösen. Das dort vermittelte Wissen ist nötig, um die bei den Experimenten durchgeführten Messungen korrekt auswerten und physikalisch interpretieren zu können.

Es folgen die verschiedenen Versuchsgruppen, die in Einzelversuche aufgeteilt sind. Nach Beschaffung des notwendigen Materials sollte es möglich sein, eine Versuchsgruppe an einem Tag (beispielsweise am Wochenende) durchzuführen.

Versuchsgruppen nach physikalischen Teilgebieten

Mechanik

Stöße

Schwierig.

Themen: Flugweite verschiedener Kugeln, elastische Stöße von Kugeln gleicher Masse, elastische Stöße von Kugeln ungleicher Masse, Energieverluste

Rotationen

Gut machbar.

Themen: Maxwellsches Rad, Trägheitsmomente, Steiner'scher Satz, Variation des Trägheitsmomentes

Flüssigkeitsmechanik

Gut machbar.

Themen: Oberflächenspannung, Strömungsparaboloids, Strömung durch Kapillare, Stromlinien

Ideen: Bestimmte Nudeln als Kapillaren??? Problem: Transparenz!

Thermodynamik

Temperaturmessung

Zuhause wohl kaum durchführbar, da seltenst mehr als zwei verschiedene Arten von Thermometern vorhanden sind. Vielleicht aber doch. Dann ist aber ein großes Problem, daß außer den Temperaturfixpunkten 0°C und 100°C (leicht abweichend je nach Druck! Auch oft messbar) kaum andere erreicht werden können, wie zum Beispiel den Siedepunkt von CO2 oder N2.

Vielleicht hat jemand gute Ideen, wie man in einer Versuchsgruppe die Grundlagen der Temperaturmessung vermitteln kann.

Themen: Kalibrieren von Temperaturmessungen mit Fixpunkten, Temperaturabhängigkeit der Widerstände von Metallen und Halbleitern, Gefrierkurven von reinen Flüssigkeiten und Lösungen

Ideen: Elektronikelemente besorgen und Temperaturen durchfahren; kleiner Versuch zur unterkühlten Schmelze, ohne die ganze Gefrierkurve aufzunehmen; elektronisches und klassisches Fieberthermometer vergleichen? (Problem: Kleiner Temperaturbereich; was tun?)

Kalorimetrie

Gut machbar.

Themen: Kalibrierung eines Kalorimeters, Wärmekapazitäten von Festkörpern, Temperaturabhängigkeit dieser Wärmekapazitäten, Schmelzwärme von Eis

Ideen: Kalorimeter ist natürlich eine Thermoskanne. Festkörper sollten möglichst Reinstoffe sein, aber woher entsprechende "Klumpen" nehmen?

Thermodynamische Prozesse

Schwierig.

Themen: Isotherme, isochore, isobare und adiabatische Zustandsänderungen, Dampfdruckkurve von Wasser

Ideen: Dampfkochtopf

Wärmeleitung und Temperaturstrahlung

Schwierig.

Themen: Temperaturverlauf längs Wärmeleitungsströmung (gut machbar), Schwarzkörperstrahlers, Abstrahlung von Flächen mit verschiedener Absorption

Optik

Strahlenoptik

Schwierig.

Themen: Brechzahl (Prisma), Aberration beim Kugelspiegel, Brechung und Aberration an einer Kugelfläche, Ebenentreue Abbildungen, sphärische Aberration einer dicken Linse, virtuelles Bild bei einem Mirage-Spiegel

Abbildung durch Linsen

Schwierig.

Themen: Abbildungsgleichung und Brennweite, Sammellinse: Bestätigung der Abbildungsgleichung und Brennweitenbestimmung, Abbildung durch ein System von Linsen, Brennweitenbestimmung mit Hilfe eines Fernrohrs

Elektrizität

Elektrische Stromkreise

Gut machbar.

Themen: Belastungsabhängigkeit von Spannungsquellen, Bestätigung des Ohmschen Gesetzes, Spannungsabfall und Potentiometer, Spannungsmessung durch Kompensation, Widerstandsmessung mit einer Wheatstone-Brücke, Bestätigung der Kirchhoffschen Sätze, unabgeglichene Wheatstone-Brücke

Ideen: Müßte alles mit ein paar Batterien und zwei billigen Multimetern machbar sein. Ein Potentiometer kann man sich auch leicht beschaffen, denke ich.

Computersimulation

Molekulardynamik

Gut machbar.

Teilnehmer

• Raven
• Oliver

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Betreuer: