Das Physikalische Praktikum

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52 2 Die Gravitationswaage Tabelle 2.1: Parameter der Gravitationswaagen. Parameter/Apparatur I II III Senkrechte Lichtzeigerlänge l 265 cm 271 cm 259 cm Masse der großen Kugeln M 10 142 g 9 993 g 10 045 g Masse der kleinen Kugeln m 20 g 20 g 20 g Radius der kleinen Kugeln r 0,75 cm 0,75 cm 0,78 cm Abstand Schwerpunkt-Drehachse kleine Kugeln a 2,40 cm 2,40 cm 2,30 cm Abstand Schwerpunkt-Drehachse große Kugeln b 10,15 cm 10,20 cm 10,30 cm 0,18 g · cm 2 zum Gesamtdrehmoment am Torsionsfaden hinzuaddiert werden muss. 2.9 Auswertung 1. Man trage für beide Lagen die Auslenkung gegen die Zeit auf. Man bestimme die Schwingungsdauer T aus den Nulldurchgängen der Funktion y(t) in der Zeichnung. 2. Man berechne aus den Beträgen der unter 2. und 3. ermittelten Endeinstellungen den gewichteten Mittelwert der Auslenkung ¯y des Lichtzeigers. Hieraus kann die mittlere Auslenkung ϕ der Drehwaage bestimmt werden. Daraus ergibt sich schließlich die Gravitationskonstante γ nach der Näherungsformel 2.10: γ = 4π 2 · ϕ · (a2 + b 2 − 2ab cos α) 3/2 ·(a 2 + 2 5 r2 ) a b M sin α · T 2 . (2.11) 3. Bestimmen Sie bitte auch die Gravitationskonstante für beide Lagen der großen Kugeln unabhängig voneinander, indem Sie den absoluten Abstand der Ruhelage von der Nulllage für die Messung verwenden. Warum ergibt sich dieses Ergebnis? 4. Bis heute ist die Gravitationskonstante die am ungenauesten bekannte Naturkonstante. Vergleichen Sie bitte Ihr Ergebnis mit den in Bild 2.3 angegebenen aktuellen Messdaten anderer Forschergruppen, welche teilweise unter enormem Messaufwand erzielt werden. Bewerten Sie Ihr Ergebnis im Hinblick auf den Messaufwand. Bild 2.3: Neuere Messungen der Gravitationskonstanten [65].
2.10 Bemerkungen 53 5. Berechnen Sie mit dem Literaturwert der Gravitationskonstante das Torsionsmodul des Torsionsfadens. 2.10 Bemerkungen Die Apparatur einschließlich Beleuchtung darf nur zur Auslenkung der großen Kugeln und nur an den mit gelbem Tesa-Band versehenen Stellen berührt werden, um störende elektrostatische Aufladungen zu vermeiden. Einmal in Bewegung gesetzt, ist die Schwingung der Gravitationswaage am Versuchstag nicht mehr zu stoppen.
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Jörn Große-Knetter und Peter Scha
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erschienen in der Reihe der Univers
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Bibliographische Information der De
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VI Inhaltsverzeichnis 25 Die spezif
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VIII rinnen und Betreuern bedanken,
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Literaturverzeichnis 233 [19] Eichl
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[61] Mayer-Kuckuck, T.: Kernphysik.
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Abbildungsverzeichnis E.1 Gaußsche
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Schwingkreis, 93 Schwingung, 49 - e
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