Grundlagen
Wir nutzen es oft aus, dass bestimmte Materialien dehnbar sind. Oft bezeichnen wir diese als Gummi.
In diesem Versuch wollen wir die dehnbarkeit eines Gummibandes untersuchen.
ACHTUNG!!!! Bitte übertreibt das Experiment nicht. Dehnt das Gummiband nicht so weit aus bis es reißt und die Masse euch auf die Füße fällt.
Der englische Physiker Hooke (1635-1703) kannte noch keine Gummibänder. Er untersuchte daher die Ausdehnungsfähigkeit von Metallfedern. Diese entsprechen dem nach ihm benannten Hookschen Gesetz auch wesentlich besser. Gummibänder weichen davon etwas ab (siehe unten).
Versuchsauftrag
Benötigtes Material:
- ein Gummiband
- eine leere Plastikflasche
- viele Massestücke, z.B. Münzen oder Schrauben oder etwas Wasser
- eine Haushaltswaage
- ein Lineal
- ein Platz zum Aufhängen der Flasche
Hänge eine leere Plastikflasche sicher mit dem Gummiband an einer geeigneten Stelle auf. Falls Du Wasser verwendest solltest du sie besser an der Dusche in der Badewanne aufhängen, falls was schief geht...
Messe nun die Länge des Gummibandes mit der leeren Flasche.
Fülle nun nach und nach die Massestücke oder das Wasser in kleinen Schritten in die Plastikflasche. Bestimme vorher mit der Haushaltswaage wie groß die zugefüllte Masse ist. Rechne dadurch immer die Gesamtmasse der gefüllten Flasche aus.
Notiere nun in einer Tabelle die eingefüllte Gesamtmasse (alle Massen zusammenrechnen) und die Verlängerung des Gummibandes, d.h. du musst vorher von der Länge des Gummibandes die Länge bei leerer Flasche abziehen.
ACHTUNG!!! Übertreibt die Ausdehnung des Gummibandes nicht. Wenn es reißt kann es eine riesige Sauerei oder sogar eine Verletzung geben.
Auswertung
Trage die Werte in einer Tabelle ein und bilde den Quotienten aus Masse m und Verlängerung v.
Erstelle ein Diagramm mit der Masse auf der x-Achse und der Verlängerung auf der y-Achse.
In welchem Bereich sind die Werte proportional zueinander? Du erkennst das daran, dass
- die Werte des Quotienten annähernd gleich bleiben
- die Punkte im Diagramm eine Gerade bilden.
Das Hooksche Gesetz lautet:
Die Verlängerung einer Feder ist proportional zur angehängten Masse.
Trifft dieses Gesetz auf dein Gummiband zu?
Zusatzaufgaben
Für alle, denen das Experiment Spaß macht und die noch etwas Zeit haben:
Hängt die Flasche an zwei, drei, ... gleiche Gummibänder gleichzeitig auf.
Nutzt verschiedene Gummibänder, die gleich aussehen. Sind die Ergebnisse immer gleich oder können gleich aussehende Gummibänder sehr unterschiedlich dehnbar sein?
