Energieerhaltung ungültig?
Man diskutiert mit Schülern folgenden Versuch: Video
Der Rätsels Lösung ist, dass die dazugeschossene Kugel eine Magnetkugel ist.
Brausetablette – Filmdöschen
Material: Filmdöschen, Brausetablette, etwas Wasser
Beschreibung: Etwas Wasser in die Fimdose geben und dazu die Brausetablette. Deckel schließen und in Deckung gehen … Der Deckel fliegt bei guten Bedingungen 2 Meter in die Höhe.
Eine Formel für die kinetische Energie
Mithilfe dieses Versuchs kann der Zusammenhang zwischen der kinetischen Energie Ekin und der Geschwindigkeit v hergeleitet werden. Am Faden eines Pendels befindet sich ein zylinderförmiger Körper. Dessen Geschwindigkeit im tiefsten Punkt wird dadurch bestimmt, indem mit einer Lichtschranke die entsprechende Verdunklungszeit gemessen wird. Aus dieser Zeit t und dem Durchmesser d des Zylinders wird die Geschwindigkeit v berechnen (“nur” mittlere Geschwindigkeit). Mithilfe eines Lineals wird das Pendel nun unterschiedlich stark ausgelenkt und eine Wertetabelle mit der entsprechenden Höhe h und der Verdunklungszeit t aufgenommen. Diese Tabelle zeigt, dass eine Vervierfachung der Höhe zu einer Verdopplung der Geschwindigkeit führt. Der Zusammenhang zwischen der kinetischen Energie und der Geschwindigkeit ist somit nicht linear, sondern: Ekin ~ v².
Die Abhängigkeit von Ekin von m kann gezeigt werden, indem am Pendel ein Körper mit gleichem Durchmesser und unterschiedlicher Masse befestigt wird. Werden die beiden Körper gleich weit ausgelenkt, so wird trotz unterschiedlicher Masse dieselbe Geschwindigkeit bestimmt.
Tipp:
Das Handling für die Durchführung des Versuchs wird deutlich vereinfacht, indem man die Auslenkhöhe nicht mithilfe eines Lineals sondern mit Büchern festgelegt (siehe Abbildungen). 4 Bücher, also vierfache Höhe, führen zu einer verdopplung der Geschwindigkeit.
