LEYBOLD 332 101 Instruction Sheet

Chemie ⋅ Biologie
Physik
6/95-Pr/Sf-
Das Gerät dient zur Demonstration der durch Gravitationskräfte
verursachten Massenanziehung und zur Bestimmung der Gra-
vitationskonstanten f .
Meßprinzip (Fig.1)
Ein Torsionspendel mit einer Schwingungsdauer von etwa
10 min wird durch eine Positionsänderung der äußeren Massen
m
, die auf den hantelförmigen Pendelkörper wirken, in seinem
1
statischen Gleichgewicht (Stellung I) gestört; es führt gedämpfte
Schwingungen aus und schwingt in eine neue Gleichgewichtsla-
ge (Stellung II) ein. Der Winkel zwischen beiden Gleichgewichtsla-
gen ist ein Maß für die wirksame Gravitationskraft.
Die Schwingung des Pendels, an dem ein Hohlspiegel ange-
bracht ist, wird durch eine Lichtmarke angezeigt, wahlweise
- mit sichtbarem Licht direkt auf einer mm-Skala oder
- mit Infrarot-Licht unter Verwendung des IR-Position-De-
tectors (332 11), der eine Schreiberaufzeichnung oder eine
computerunterstützte Meßwerterfassung ermöglicht.
Aus dem zeitlichen Verlauf der Schwingung, der Masse m
der Geometrie der Anordnung ermittelt man die Gravitationskon-
stante f entweder nach der Endausschlagmethode oder (bei ver-
kürztem Meßverfahren) nach der Beschleunigungsmethode.
Bei der Endausschlagmethode werden die Schwingungsdau-
er T des Torsionspendels und der Abstand S zwischen den
Lichtzeigerpositionen für die beiden Gleichgewichtslagen aus-
gewertet:
π 2 ⋅ b 2 ⋅ d ⋅ S
f =
⋅ L
⋅ T 2
m
1
Bei der Beschleunigungsmethode wird die Beschleunigung
2
a = 2 s / t des Torsionspendels nach der Störung seiner Gleich-
gewichtslage durch die Massen m
2
S ⋅ d ⋅
b
f =
⋅ t 2 ⋅ L
2 m
1
Technik
und
1
ausgewertet:
1
(II)
Gebrauchsanweisung
Instruction Sheet
Gravitations-Drehwaage
Gravitation Torsion balance
Fig. 1
Gravitations-Drehwaage (332 101) sowie schematische Dar-
stellung zum Meßprinzip
Gravitation torsion balance (332 101) and schematic diagram
of measuring principle
The device can be used to demonstrate the gravitational
attractive force between masses and to determine the gra-
vitational constant f .
Measurement principle (Fig.1)
The static equilibrium (position I) of a torsion pendulum with a
period of approx. 10 min. is disturbed by a change in position
of the outer masses m
pendulum body. The oscillations become damped and the
pendulum takes up a new equilibrium position (position 2). The
angle between the two positions is a measure of the active
gravitational force.
The oscillation of the pendulum, which is equipped with a con-
cave mirror, is indicated by a light pointer. This is possible using
- visible light directly on a mm-scale or
- infrared light along with the IR position detector (332 11). The
latter enables the measurement values to be plotted or
evaluated by computer.
The gravitational constant f can be obtained from the oscillation
curve with respect to time, the mass m
arrangement using either the end deflection method or (in a
quicker process) the acceleration method.
In the end deflection method the torsion pendulum period T and
the distance S separating the light pointer positions are evaluated
for the two equilibrium positions:
2 ⋅ b 2 ⋅ d
π ⋅ S
f =
⋅ T 2 ⋅ L
m
(I)
1
In the acceleration method , the acceleration of the torsion
2
pendulum a = 2 s / t is evaluated using the masses m
equilibrium position has been disturbed:
S ⋅ d ⋅ 2
b
f =
⋅ t 2 ⋅ L
2 m
1
LEYBOLD DIDACTIC GMBH
, which affect the dumbbell-shaped
1
and the geometry of the
1
332 101
(I)
after the
1
(II)