Physikpraktikum in Klasse 9

Erarbeiten eines Gesetzes durch grafisches Auswerten von Messwerten

Die in einer Messreihe aufgenommenen Messwerte werden oft grafisch ausgewertet. Eine Grafik ist für viele Menschen sehr übersichtlich, informativ und einprägsam.

Die einzelnen Messwerte ergeben in der grafischen Darstellung verschiedene, voneinander isolierte Punkte. Durch diese lässt man eine Kurve hindurchgehen. Dabei ist man bestrebt, sich möglichst wenig von den Punkten zu entfernen und der Kurve dennoch eine regelmäßige Form zu geben, das heißt eine Form ohne Ecken, ohne zu starke Biegungen, ohne plötzliche Änderung der Krümmungen. (Die Natur macht keine Sprünge!)

Die so erhaltene Kurve stellt das physikalische Gesetz dar. Man nimmt nicht nur an, dass die Kurve diejenigen Werte angibt, die zwischen den gemessenen Werten liegen, sondern dass sie auch für die gemessenen Werte genauere Angaben liefert als die Messung selbst. Jede Messung ist fehlerhaft!

Zum Zeichnen gekrümmter Kurven sollte man ein Kurvenlineal verwenden.

Das Diagramm

Jedes Diagramm stellt die Abhängigkeit einer physikalischen Größe von einer anderen physikalischen Größe dar. Meist wird als Diagrammform ein rechtwinkliges Koordinatensystem gewählt. Jedes Diagramm hat einen Namen. Bei der Angabe des Diagramm-Namens wird die physikalische Größe als erste genannt, die auf der senkrechten Achse steht, die physikalische Größe auf der waagerechten Achse wird als zweite Größe genannt.

Beispiele: Weg-Zeit-Diagramm, Temperatur-Zeit-Diagramm 

Die Auswertung der grafischen Darstellung der Messwerte

grafische Darstellung der Abhängigkeit (y-x-Diagramm)

vermutlich vorliegende Proportionalität

~ x

~

~1/x

~

rechnerische Bestätigung der Proportionalität


 
 

mathematische Form der Kurve

physikalische Bedeutung dieser Form

Beispiele

Konstanz einer Größe 

gleichförmige Prozesse, Sättigungsbereiche, Sperrbereiche 

proportionale Vergrößerung zweier physikalischer Größen

Q ~ D
I ~ U 
a ~ F
Dl ~ DT

nichtproportionales Wachstum einer Größe in Abhängigkeit von der Vergrößerung einer anderen GrößeAbklingen eines Vorganges

I-U-Kennlinien, Temperaturabhängigkeit von Stoffkonstanten

Abklingen eines Vorganges

radioaktiver Zerfall, Entladestrom, Abkühlungskurven

periodischer Vorgang

harmonische Schwingung, Wechselspannung 

Der Gesamtvorgang setzt sich aus mehreren, qualitativ unterschiedlichen physikalischen Teilvorgängen zusammen. Anomalie des Wassers, Temperatur-Zeit-Diagramme, s-t- und v-t-Diagramme von zusammengesetzten Bewegungen, I-U-Kennlinien, Resonanzkurven

Autor: Hans-Jörg Hain; 43. Schule - Sportmittelschule - Leipzig

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