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Laborbericht
Physik

Robert Koch Gymnasium

1-, Herr R. Papst

Dennis N. ©
2.00

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sternsternsternsternstern
ID# 77430







Versuchsprotokoll zur Bruchfestigkeitsprüfung bei Spaghetti

Bruchfestigkeit ist die maximale seitliche Belastung die ein Körper eines bestimmten Werkstoffes aushalten kann. Dieser kann entweder in der benötigten Kraft(Joule), den man braucht um einen bestimmten Testkörper zu durchbrechen, oder in dem Bruchwinkel(Der Winkel, um den man den Körper verbiegen muss, bis dieser bricht) diese Testkörpers.

Die Bruchfestigkeit spielt vor allem bei Bau- und Werkstoffen eine wichtige Rolle, die später aus unterschiedlichen Richtungen belastet werden sollen, da falls der Stoff nur in eine Richtung belastet werden wird, in der Regel dieser so eingebaut wird, dass der Stoff nur entweder Druck oder Zugbelastungen ausgesetzt wird, so wären in diesem Fall nicht die Bruchfestigkeit, sondern die Zug-, bzw. die Druckfestigkeit interessant.

0.1 Was könnte die Bruchfestigkeit einer Spaghetti beeinflussen? - Hypothesen

  1. Die Länge, da eine längere Spaghetti sich bei gleicher Krafteinwirkung sich stärker biegt; Skizze:



  2. Die Feuchtigkeit, da viele trockene Bau- und Werkstoffe trocken härter und spröder sind, z.B. Holz

  3. Der Durchmesser, da ein größerer Durchmesser, mehr Material an jeder Stelle und somit einen Höheren Druckwiderstand bedeutet.

0.2 Zu berücksichtigende Dinge um Vergleichbare Ergebnisse zu erhalten

  1. Alle Proben dem gleichen Versuch und unter möglichst gleichen Krafteinwirkungen messen.

  2. Alle Proben vorsichtig behandeln, um durch schlechte Handhabung verursachte Schäden an den Spaghetti zu vermeiden.

  3. Alle Spaghetti der gleichen Messreihe den exakt gleichen Bedingungen aussetzen.

  4. Die Versuchsauswertung bei allen Spaghetti gleich machen

0.3 Verwendete Proben

  1. Für ca.38h offen bei Raumtemperatur gelagert

  2. Für ca.38h geschlossen bei Raumtemperatur gelagert

  3. Für ca.38h offen an feuchter Luft gelagert

  4. Für ca.38h offen an salzhaltiger Luft gelagert

  • Für ca.38h offen an säurehaltiger Luftgelagert

  • Für ca.38h offen bei 60°C gelagert

    1.0 Versuchsaufbau und Durchführung

    Die Versuche wurden auf zwei verschiedene Weisen durchgeführt, einmal mit der auf dem Arbeitsblatt vorgeschlagener Methode(Handmessung) und einem selbstentworfenem Versuchsapparat.


      1. Die Handmessung


      1. Mechanische Messung

    2.0 Versuchsbeobachtungen

    - Proben 2 & 3 brachen am schnellsten und bogen sich am wenigsten
    - Die meisten Spaghetti brachen nicht in zwei, sondern in drei oder mehr Stücke
    - Die Spaghetti brachen immer vor dem Punkt der Krafteinwirkung

    3.0 Versuchsergebnisse (Messwerte) Handmessung

    1. offen

    2. geschlossen

    3. feucht

    4. salzhaltig

    5. säurehalt.

    6. 60°C

    48

    34

    37

    35

    35

    46

    46

    30

    33,5

    37

    41

    47

    40,5

    36

    39,5

    37,5

    41

    39

    42

    45

    28,5

    36,5

    40,5

    42

    35

    35

    35,5

    43,5

    38,5

    38

    3.1 Versuchsergebnisse(Messwerte) Mechanische Messung

    1. offen

    2. geschlossen

    3. feucht

    4. salzhaltig

    5. säurehalt.

    6. 60°C

    46


    34



    46

    43,5


    33



    45

    40


    36,5



    39,5

    41





    46

    43,5





    34,5

    Aus Zeitgründen konnten wir die 3 Messreihe nicht beenden und die 2. 4. und 5. nicht durchführen.

    4.0 Versuchsauswertung Handmessung


    1. offen

    2. geschlossen

    3. feucht

    4. salzhaltig

    5. säurehaltig

    6. 60°C

    Mittelwert:

    Mittelwerte

    42,3

    36

    34,8

    37,9

    39,2

    42,4

    38,8

    Mittlere quadratische Abweichung

    20,6

    24,4

    13,8

    8,5

    5,3

    13,0

    14,3

    Standartabweichung (gerundet)

    4,5

    4,9

    3,7

    2,9

    2,3

    3,6

    3,7

    Variations-Koeffizient (gerundet)

    0,1

    0,1

    0,1

    0,1

    0,1

    0,1

    0,1

    4.1 Versuchsauswertung Mechanische Messung


    1. offen

    2. geschlossen

    3. feucht

    4. salzhaltig

    5. säurehaltig

    6. 60°C

    Mittelwert:

    Mittelwerte

    42,8


    34,5



    42,2

    39,8

    Mittlere quadratische Abweichung

    4,5


    2,2



    20,7

    9,1

    Standartabweichung (gerundet)

    2,1


    1,5



    4,5

    2,7

    Variations-Koeffizient (gerundet)

    0,0


    0,0



    0,1

    0,1

    Anfangsbiegung wegen Eigengewicht

    3°


    2,5°



    4°

    3,2°

    Die kleinere Standartabweichung könnte auch daran liegen, dass weniger Messungen als mit der Handmessung gemacht wurden.

    4.2 Was haben die unterschiedlichen Lagerungen bewirkt?

  • Das kann so erklärt werden; Der Salzgehalt in der Luft verhindert teilweise, dass die Spaghetti so aufweichen wie bei Proben 2 & 3.
    3. Die Säure (und das Salz) verändern Wahrscheinlich den (molekularen?/inneren) Aufbau der Spaghetti. Wie genau das geschieht, lässt sich ohne weitere Experimente nicht erschließen.

    5.0 Fehlerbetrachtung

    Die folgenden Regeln wurden bei beiden Versuchsaufbauten beachtet:

    1. Mit den Spaghetti wurde vorsichtig umgegangen

    2. Sie wurden immer an die gleiche Anfangsstelle gelegt

    3. Sie wurden auch an immer der gleichen Stelle belastet

    4. Messwerte wurden möglichst genau abgelesen.

    Fehlerquellen bei der Handmessung

    1. Grobe Fehler
    1.1 Es wurde nicht immer mit der gleichen Geschwindigkeit gedrückt; minimiert durch langsames drücken; Hauptgrund für die höhere Standartabweichung
    1.2 Die Probe kann vom Anfangspunkt wegrutschen; minimiert durch stärkst mögliches draufdrücken.
    2. Systematische Fehler
    2.1 Der Reibungswiderstand des Papiers führte zu ungleichmäßigen Biegung der Spaghetti; erhöht die Standartabweichung nur leicht.
    3. Zufällige Fehler
    3.1 die Längen und Dicken der Spaghetti sind unterschiedlich; bei allen gleich, wesentliche Ursache für Messungenauigkeiten.

    Auch entstand der systematische Fehler, dass die Schnur beim Zug verrutschen konnte(minimiert durch: die Kraft nicht schlagartig erhöhen(Vorteil dieses Versuchsaufbaus))(Vor allem bei den feucht gelagerten Spaghetti ein Problem, da diese eine geringeren Reibungswiderstand hatten.). Trotzdem war diese, die mechanische Messung aber genauer, da diese immer eine geringere Standartabweichung aufwies.

    Alles in allem ist der Versuch nicht perfekt durchgeführt worden, aber bestmöglich im Rahmen der schulischen Mittel und vor allem der Zeit. Dennoch wurden alle Versuche mit der gleichen Präzision aufgenommen, da wir bei beiden Messtechniken Probedurchgänge gemacht haben und uns für jede Probe gleich viel Zeit gelassen haben.


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