Pascal

Home | e-Mail



Pascal Topolewski
Unterstufe
Physik

Wasserwiderstand
verschiedener Formen



   


topic: Physik, Wasserwiderstand, Experiment, Aufbau, Script, Programm, Lego, RCX, NQC, Schulexperiment, Roboter, Hausaufgabe, Referat, Schule

Wasserwiderstand

Mit der gezeigten Apparatur kann ich überprüfen, wie schnell verschiedene Figuren im Wasser fallen. Da die ausgewählten Figuren das gleiche Gewicht haben, hängt die Geschwindigkeit von der Höhe des Wasserwiderstandes ab. Der LEGO-Computer misst die Zeit, in der die Figuren fallen auf Hundertstel einer Sekunden genau. So kann ich genau sagen, welche Form den geringsten Wasserwiderstand hat.

Formen

Formen

Die weißen Formen wurden von unserer Klasse als passend ausgesucht. Die Spindelform ist die schnellste. Sie wurde von der Natur als Form den Fische ausgewählt. Die Tropfenform ist die zweitschnellste Form. Danach kommt die Kugel, die von Wasser und anderen Flüssigkeiten in der Schwerelosigkeit eingenommen wird, da sie die kleinste Oberfläche im Vergleich zu ihrer Masse hat. Am langsamsten ist der Würfel. Die LEGO-Steine an den Enden der Schnüre dienen als Gegengewichte, damit die Figuren nicht zu schnell fallen. Denn dann schlagen sie an die Seite des Rohres und werden langsamer.

Versuchsaufbau

Versuch
1. Die Lichtsensoren

Diese beiden Sensoren senden dem LEGO-Computer, wann die Formen anfangen zu fallen. Sie messen wie viel Licht das Objekt, auf das sie zeigen, zurück wirft. Wenn die weißen Figuren vor das schwarzen Papier ist, wird mehr Licht zurück geworfen und die Sensoren senden ein Signal an den LEGO-Computer, der darauf hin eine Stoppuhr startet.

Das schwarze Papier

Das schwarze Papier dient als Kontrast zu den weißen Figuren. So können die Sensoren die Formen besser bemerken.

3. Der LEGO-Computer

Dieser Computer heißt RCX. Er ist programmierbar und gehört zu dem LEGO-Set Mindstorms. Ich habe ihn so programmiert, dass er erst die Helligkeit des schwarzen Papiers misst und bei einer Veränderung, nämlich wenn die Figuren rein fallen, eine Stoppuhr startet. Sobald die Figuren den unteren Lichtsensor passieren, stoppt der RCX die Stoppuhr und zeigt die Zeit an.

2. Die Winde

Diese aus LEGO gebaute Winde sorgt dafür, dass die Formen in der Mitte des Rohres fallen und nicht an den Rand schlagen.

Steuerprogramm

Das Script ist in NQC geschrieben.

Der RCX (Lego-Computer) wartet in einer Endlos-Schleife, bis die erste Lichtschranke passiert ist und signalisiert das mit einem Ton. Jetzt wird die interne Stoppuhr eingeschaltet. Wenn die Form die zweite Lichtschranke passiert, wird wieder ein Ton hörbar, die Stoppuhr stoppt die Zeitmessung und zeigt die verstrichene Zeit in Hundertstel-Sekunden auf dem Display des RCX.
int zeit;

task main()
{
SetSensorType(SENSOR_1, SENSOR_TYPE_LIGHT);
SetSensorMode(SENSOR_1, SENSOR_MODE_RAW);
SetSensorType(SENSOR_2, SENSOR_TYPE_LIGHT);
SetSensorMode(SENSOR_2, SENSOR_MODE_RAW);

 // endlos bis sensor 1 hell zeigt
 while( SENSOR_1 > 750 ) {}
 
 // timer 0 starten
 ClearTimer(0);
 PlaySound(0);
 
 // endlos bis sensor 2 hell zeigt
 while( SENSOR_2 > 760 ) {}
 
 // zeit = timer 0
 zeit = FastTimer(0);
 PlaySound(1);
 
 // zeit ausgeben
 while (true) SetUserDisplay(zeit, 0);
}
Sensortest

Um zu ermitteln, welchen Helligkeitswert die Formen am Lichtsensor erzeugen, dienst dieses Sensortest-Script. Es zeigt laufend die Lichtwerte, die am Lichtsensor gemessen wurden auf dem Display des RCX. Diese Werte waren bei meinem Versuchsaufbau 750 am oberren Sensor und 760 am unteren.
task main()
{
 SetSensorType(SENSOR_1, SENSOR_TYPE_LIGHT);
 SetSensorMode(SENSOR_1, SENSOR_MODE_RAW);

 while(true)
  {
     SetUserDisplay(SENSOR_1, 0);
  }
}





Webdesign MediaDialog Topolewski