DE1214442B

DE1214442B - Geraet zur Bestimmung von Fallzeiten fester Koerper

Info

Publication number: DE1214442B
Application number: DEP26644A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Hagedorn
Original assignee: Phywe AG
Current assignee: Phywe AG
Priority date: 1961-02-23
Filing date: 1961-02-23
Publication date: 1966-04-14

Description

Gerät zur Bestimmung von Fallzeiten fester Körper Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Demonstration der Gesetze des freien Falls.
Bei der Behandlung der Gesetze des freien Falls im Schulunterricht tritt einer der wichtigsten Grundwerte der Physik auf, die Erdbeschleunigung. Zu ihrer Bestimmung sind viele Meßmethoden bekannt. Die einfachste und instruktivste besteht in der Messung der Fallzeit freifallender Körper. Diese Methode ist daher besonders für den Physikunterricht in Schulen geeignet. Es sind eine ganze Reihe von Anordnungen erdacht, welche die Fallzeit fester Körper zu messen gestatten. Unter solche Anordnungen gehört z. B. auch die bekannte Atwoodsche Fallmaschine. Anschaulicher aber sind die Versuche, wenn man sich eines wirklichen »freien Falles« bedient. Auch für diese Methode gibt es viele Vorschläge von Versuchsaufbauten. Die bisher bekannten Anordnungen dieser Art aber haben alle den grundsätzlichen Nachteil, daß weder der Beginn der Fallzeit so exakt bestimmbar ist, wie es neuartige Zeitmeßmethoden gestatten, noch ist die Gewähr dafür gegeben, daß der Fallkörper wirklich senkrecht fällt. Das aber ist notwendig, um die Fallstrecke exakt messen zu können. Auch ist es erforderlich, daß ein Versuch innerhalb der durch die Meßmittel gegebenen möglichen Genauigkeit reproduzierbar ist. Das aber erfordert, daß bei verschiedenen Versuchsreihen Fallstrecke und Fallzeit wirklich konstant bleiben. Gerade diese Eigenschaft ist mit den bekannten Anordnungen nicht zu erreichen, so daß die mit solchen Geräten erhaltenen Meßwerte stark streuen.
Aufhängungen und Auslös'evorrichtungen für Fallkörper sind in vielen Ausführungen bekannt. Einige davon sind z. B. im ATM V 142-8 unter dem Titel: »Fallzeitvorrichtungen für Kugelfallversuche zu Stoßmessungen« beschrieben (vgl. insbesondere Bild 1, 3, 5 und 9). Diese Aufhängungen genügen jedoch nicht den Anforderungen, welche für exakte Fallzeitmessungen gestellt werden müssen.
Insbesondere sind bei diesen Vorrichtungen keine Anschlüsse für Kurzzeitmesser vorgesehen, da sie für den dort geschilderten Verwendungszweck nicht erforderlich sind.
Inzwischen ist ein Demonstrationsgerät für Fallversuche vorgeschlagen worden, welches dem gleichen Zweck wie der Anmeldungsgegenstand dient. Bei diesem Gerät wird der Fallkörper, eine Kugel, in der Aufhängevorrichtung mittels symmetrisch angeordneter federnder Arme gehaltert und die Auslösung des Fallkörpers erfolgt derart, daß die auslösende Kraft völlig gleichzeitig auf die federnden Arme wirkt, wodurch ein senkrechter Fall gewährleistet ist. Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, einen senkrechten freien Fall des Fallkörpers, einer Kugel, sowie eine exakte Zeitmessung zu verbürgen, mit konstruktiv einfacheren und daher billigeren Mitteln. Zur Verbilligung des Gerätes trägt in erster Linie die Halterung für den Fallkörper, welche nach der Erfindung aus einer in einem starren Bügel angebrachten Spitze mit waagerechter Achse sowie einem dieser gegenüberstehenden Stößel, welcher beim Auslösen des Fallkörpers durch eine vorgespannte Feder von diesem wegbewegt wird, besteht. Der Stößel besitzt eine kreisförmige Anlageschneide für den Fallkörper.
Die durch diese Ausführungsform bedingte »einseitige« Öffnung der Haltevorrichtung beim Auslösevorgang hat, wie Versuche gezeigt haben, keinen Einfluß auf die senkrechte Fallrichtung der Kugel. Sie hat zudem den Vorteil einer genau definierten Höhenlage der Kugel in der Haltevorrichtung, da die Kugel nur dann festgehalten wird, wenn die Spitze auf dem größten Kugeldurchmesser angreift. Die Ausbildung des Stößels mit einer kreisförmigen Anlageschneide bewirkt, daß die Halterung sicher ist und beim Auslösen keine Drehbewegung der Kugel eintritt, welche den senkrechten Fall der Kugel beeinträchtigen könnte.
In weiterer Ausbildung der Erfindung sind zum Anschluß eines elektrischen Zeitmeßgerätes in dem starren Bügel zwei elektrische Anschlußelemente vorgesehen, von denen das eine mit der Spitze und das andere mit dem Stößel leitend verbunden ist.
Um Kugeln verschiedenen Durchmessers zur Messung verwenden zu können, ist die Spitze in ihrer Entfernung zum Stößel veränderbar, und um die Fallgesetze bei verschiedenen Fallstrecken des Fallkörpers demonstrieren zu können, ist die Entfernung Halterung bis Auffangteller veränderbar gemacht. Schließlich ist noch eine Justiervorrichtung für den Zeitpunkt der Kontaktgabe des Auffangtellers vorgesehen.
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.
F i g. 1 zeigt eine schematische Gesamtansicht des Gerätes, F i g. 2 die Aufhängung für den Fallkörper, F i g. 3 die Auffangvorrichtung für den Fallkörper. An der Stativstange 1 ist der starre Bügel 2 befestigt, in welchem sich die einstellbare Spitze 3 und der Stößel 4 befinden. Zwischen Stößel 4, welcher in seiner der Spitze 3 gegenüberliegenden Fläche eine Bohrung aufweist, und Spitze 3 wird der Fallkörper 5 gehalten. Beim Auslösen des Gerätes, wozu z. B. ein Auslöser mit Selbsthemmung für Photoapparate verwendet werden kann, wird der Stößel durch die vorgespannte Feder 6 vom Fallkörper 5 entfernt, und dieser beginnt zu fallen, wodurch gleichzeitig der über die Kontakte 7 a und 7 b geleitete Meßstrom unterbrochen und ein Zeitmeßgerät in Betrieb gesetzt wird. Beim Auftreffen des Fallkörpers 5 auf den Auffangteller 8 wird dieser nach unten bewegt. Der an ihm befestigte, mit einem Silberrohr 12 versehene Stift 9 verbindet die beiden Kontaktfedern 11 a und 11 b und schaltet den Meßstrom wieder ein. Um eine empfindliche Kontaktgebung des Stiftes 9 mit den Kontaktfedern 11 a und 11 b zu erreichen, ist eine besondere Einstellschraube 10 vorgesehen.
Der Auffangteller ist mit einer Gummiplatte versehen, welche zusammen mit der Reibungsdämpfung des Stiftes 9 an den Kontaktfedern 11 a und 11 b bewirkt, daß weder Kontaktprellungen eintreten können, noch der Fallkörper aus dem Auffangteller. herausspringen kann. Um die Fallstrecke in ihrer Länge verändern zu können, ist der Bügel 2 an der Stativstange 1 verschiebbar angeordnet.

Claims

Patentansprüche: 1. Gerät zur Demonstration der Gesetze des freien Falls, bestehend aus einer an einer gemeinsamen Führungsschiene befestigten Halterung für einen Fallkörper und einem Auffangteller für diesen, sowie einem zwischen Halterung und Auffangteller geschalteten Kurzzeitmeßgerät, dadurch , gekennzeichnet, daß der Fallkörper, eine Kugel, zwischen einer in einem starren Bügel angebrachten Spitze mit waagerechter Achse und einem dieser gegenüberstehenden Stößel, welcher beim Auslösen des Fallkörpers durch eine vorgespannte Feder von diesem wegbewegt wird, gehalten ist, und daß der Stößel eine kreisförmige Anlageschneide für den Fallkörper hat.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem starren Bügel zwei elektrische Anschlußelemente vorgesehen sind, von welchem das eine mit der Spitze, das andere mit dem Sößel leitend verbunden ist.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze in ihrer Entfernung gegenüber dem Stößel veränderbar ist.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt der Kontaktgabe des Auffangtellers justierbar ist.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fallstrecke des Fallkörpers veränderbar ist.