Bewegungsanalyse mit einem Stroboskop

(Kursstufe > Verschiedene Methoden der Bewegungsuntersuchung)

Überlegung:

Die Idee war es mit Hilfe eines Stroboskops Bewegungen auf einem einzigen Bild gut darstellen zu können. (siehe fertige Bilder rechts) Dadurch, dass man eine Kamera auf Langzeitbelichtung einstellt (4s) und den Raum abdunkelt erhält man auf einem einzigen Bild eine Sequenz von Bildern. Auf diesen Bildern kann man dann auch gut die Geschwindigkeitsänderung ([math]\dot s[/math]) sehen.

Erste Versuche:

V1)Den Ersten Versuch haben wir mit einem grünen Gymnastikball gestartet. Als Hintergrund hatten wir die Tafel im Physiksaal. Dank der der glatten (und somit reflektierenden) Oberfläche der Tafel und der matten (lichtabsorbierenden) Farbe des Balls, war der Ball auf dem Bild vollständig wegbelichtet.(Zu sehen war nur die Tafel und ein leichter grüner Schimmer)

Der Würfelversuch(Abb.1)

Das Prinzip hinter den beiden Würfeln ist, dass zwei Würfel gleichzeitig fallengelassen werden, der eine Würfel jedoch zusätzlich noch eine waagerechte Beschleunigung bekommt. Die Würfel wurden nun von 4 Seiten mit reflektierender Folie beklebt. Zu beachten war hierbei noch dass diese Folie das Licht nur in die Richtung reflektiert aus der es kommt, dass heißt Stroboskop und Kamera müssen so nah wie möglich beieinander stehen.Eine weitere Änderung, die wir vorgenommen haben ist die Verbesserung des Hintergrunds: statt der Tafel nahmen wir nun eine stoffbespannte, schwarze Pinnwand, welche das Licht fast optimal absorbiert. Weiterhin begrenzten wir die Belichtungsdauer der Kamera, durch das Vorhalten eines Gegenstandes, auf die Versuchsdauer (1-2s).

Ergebnis: Auf dem Bild lässt sich gut erkennen, dass die Würfel während des Falls immer auf der gleichen Höhe sind und auch gleichzeitig den Boden berühren.

Das Fadenpendel (Abb.2)

Der Aufbau des Fadenpendels gleicht dem des Würfelversuchs was den Reflektor und Belichtung angeht. Was jedoch zusätzlich noch beachtet werden musste war die Stabilisierung der Aufhängung und die Begrenzung der Schwingungsdauer auf [math]1/2[/math] Periode.