Physikexperiment

[ros97]

Hallo,

ich und zwei Klassenkameraden machen einen sogenannten "Anderen Leistungsnachweis" in Physik.
Dabei sollen wir besonders "krasse" Experimente machen und erklären. Wir sind dabei im Netz auf folgendes Video gestoßen:http://www.youtube.com/watch?v=uENITui5_jU

Jetzt zu meiner Frage. Ich habe jetzt nicht grad ne Sammlung an Chassis bei mir rumliegen und bloß noch so ein uralten 17cm Tieftöner.

Für dieses Experiment müssen wir recht tiefe Frequenzen abspielen (20-30Hz).
Jetzt meine Frage, kriege ich in dem Bereich einen höheren Membranhub mit BR-Konstruktion oder im geschlossenem Gehäuse?

Ich bin mir da sehr unsicher. Aber unter der Abstimmfrequenz hat ein BR-Gehäuse ja den akustischen Kurzschluss und die Membran einen wesentlich geringeren Luftwiderstand bei ihrer Bewegung nach hinten, deshalb vermute ich, dass die Auslenkung dann auch größer ist, als in einer geschlossenen Box. Stimmt das?

Außerdem wollen wir den Effekt live vorführen, d.h. der Lautsprecher müsste mit 12-15Hz arbeiten. Sind solch tiefe Frequenzen ein Problem, prinzipiell dürfte man damit den Lautsprecher doch nicht überlasten?

Liebe Grüße

Robert

[kmm]

hallo,

wesentlich geringeren Luftwiderstand bei ihrer Bewegung nach hinten

nach vorn auch, die Membran "schlürft" schließlich am Innenvolumen

mfg Michael

PS das war jetzt wohl nicht sehr hilfreich, ist mir aber aufgefallen

[PeterFW]

Außerdem wollen wir den Effekt live vorführen

Live ist dieses Experiment relativ langweilig...
Falls ihr es nicht gelesen habt, das was ihr in dem verlinktem Video seht ein Kameraeffekt.
Das sieht also mit dem nacktem Auge betrachtet nicht so aus:
http://de.wikipedia.org/wiki/Stroboskopeffekt

Ihr müsstest also eine Kamera mit Monitor aufbauen und die Zuschauer können es dann auf dem Monitor bewundern.

Edit erinnert mich gerade an etwas, vielleicht ist das eher was für euch:
http://cre.ations.net/creation/the-time-fountain

Wobei man eventuell auch das mit dem Lautsprechereffekt kombinieren könnte, in dem fall solltest du durch eine höhere UV-Blitzfrequenz auch nicht ganz so tiefe Frequenz benötigen da du nicht auf 24 "Blitze" pro Sekunde angewiesen bist wie mit einer Kamera.

Grüße,
Peter

[Joe4711]

Oder abdunkeln und mit einem Blitzer anblitzen.

Weiß nur nicht ob das dann so gut erkennbar ist.

Edit: Dann könnte man evtl. auch die Frequenz erhöhen und an die Blitzfrequenz anpassen, solang die Trägheit des Wasser das mitmacht.

Grüße

Joe

[fabi]

Also, das geht so: du brauchst einen Computer, einen stereoverstärker und viele superhelle, weisse LEDs.

In einer Freewaresoftware wie etwa Audacity generierst du auf dem Linken Kanal eine Sinuswelle mit in diesem Fall 24Hz. Das Chassis bekommt die Spannung von diesem Kanal, der Schlauch wird daran befestigt. das Chassis wird nicht eingebaut, dann macht es viel mehr Hub, mit zwei, drei Watt sollte es bereits einiges an Hub machen. Keine Sorge, Chassis halten das aus, solange sie nicht anschlagen.

Der zweite Kanal ist etwas komplizierter. In der Sodtware generierst du Gaussimpulse - kann auch ein Halbsinus sein, egal, hauptsache nur Positive Spannung. der Impuls muss sehr kurz sein, kannst du ausprobieren. Es ist ein Komprimiss zwischen Belichtung und scharfem Bild.

die Impulse auf dem rechten Kanal musst du jetzt so setzen, dass sie immer genau auf dem Peak des linken Kanals liegen.

Die weissen superhellen LEDs lötest du jetzt so in Reihen und Parallelschaltung, dass du eine Spannungsfestigkeit von etwa 5V hinbekommst u d schliesst sie am rechten Kanal des Verstärkers an. der Balanceregler kommt ganz nach links und los gehts.

erst lässt du den Lautsprecher ordentlich Hub machen, dann Raum abdunkeln - es muss echt sehr dunkel sein - und dann dreht su die Balance langsam nach rechts bis die LEDs zu blitzen anfangen. Jetzt solltest du einen Effekt sehen.

Je nach dem, wie du die Impulse relativ zur Sinuswelle setzt kann das Wasser rauf oder runter laufen, wird spiralen machen, etc....

Du kannst in vielen Programmen Wellenformen frei definieren, wenn du wirklich was lernen willst, programmierst du es selber! Das geht in freemat und du kannst direkt via ASIO soundkarte ausgeben und fast in echtzeit den Effekt verändern.


Ps: alternativ mit fester frequenz blitzen lassen und die frequenz des lautsprechers direkt mit dem sinusgenerator ändern, den gibts in jedem Physiklabor.

Viel Erfolg!!

[Jakob]

Hin und wieder vermisse ich echt die typische "Kekse-Funktion" die es ermöglicht Beiträge und/oder Personen Punkte für gute Beiträge zu verpassen.
fabi, du hättest jetzt def. welche verdient.

Zum Thema:
Eigentlich geht es bei diesem Experiment (zumindest in der Art wie im Video dargestellt) weniger um die Akustik an sich, sondern vielmehr um die Auswirkungen der Abtastung.
Eigentlich ist es in etwa das gleiche, wie wenn man Autoreifen auf der Autobahn betrachtet. Je nach Geschwindigkeit sieht es aus, als würden die Reifen stehen bleiben, vorwärts oder rückwärts drehen.
Das einzige was die Akustik beisteuert, ist die Erzeugung einer Welle welche dann ("falsch") abgetastet werden kann.
Die Frequenz an sich (oben 23,24,25Hz) ist eigentlich total egal, solange der Hub groß genug ist, so dass sich was bewegt und das Wasser noch willens ist sich zu bewegen.. hat ja auch eine Trägheit.

Falls du vorhast das in der Schule zu präsentieren (ich bin aus Österreich und weis nicht ganz genau was "Leistungsnachweis" beinhaltet), würde ich also definitiv was zum Thema Abtasttheorem erzählen. Immerhin ist das, dass was diese Experiment so besonders macht.

Der Vorschlag von fabi mit den LEDs finde ich klasse, auch wenn ich nicht meine Hand ins Feuer legen würde, dass alles so reibungslos funktionert.
Aber er klingt man sehr idiotensicher... vorrausgesetzt du hast das passende Audio-file.

Für mich ist die Erstellung ca. nach dem Vorschlag von fabi (Links Anregung, Rechts Abtastimpulse) eine Arbeit von ca. 15min... wenn überhaupt. Wenn man keine Ahnung von Sinustönen, Matheprogrammen und Audiofiles hat könnte es etliche Tage dauern, bis du das zusammengeschustert hast. Lerneffekt allerdings inkludiert.
Ob es dir das wert ist, bzw. wie du damit umgehst musst du klarerweise selbst wissen bzw. mit dem Betreuer absprechen.

LG Jakob

[GabbaGandalf]

Wie gut ist das Physiklabor den ausgestattet? Wenn Signalgeneratoren vorhanden sind, kann man diese zur Signalerzeugung verwenden - funktioniert meist besser als Software. Ansonsten gibt es auch Software-Signalgeneratoren, die du zur Erzeugung der Sinustöne und für die Stroboskop-LEDs benutzen kannst.

[Frank]

In der Tat ein sehr coller Effekt. Habe ich bisher so noch nicht gehsehen.

Wenn der Versuchsaufbau zu kompliziert ist und Du unbedingt etwas mit Lautsprechern machen willst, dann bietet sich neben den Sandbildern noch die Sache mit der nichtnewtonschen Flüssigkeit an. Dazu brauchts neben einem hubfähigen Tieftöner nur noich etwas Stärke und Wasser.

[horr]

dann bietet sich neben den Sandbildern noch die Sache mit der nichtnewtonschen Flüssigkeit an. Dazu brauchts neben einem hubfähigen Tieftöner nur noich etwas Stärke und Wasser.

Echt cool
Kannte ich noch nicht.
http://www.youtube.com/watch?v=SWP6BzEBtu0
http://http://www.youtube.com/watch?v=ywgSgFTlxQQ
http://www.youtube.com/watch?v=kevqQHZSeao

[zxlimited]

Hallo zusammen,

zu der Idee von Fabi fällt mir spontan sowas in der Art ein:

http://www.ebay.de/itm/LED-13-SMD-W5...item2a2dffee7f

LED Standlichtbirnchen aus dem Autozubehör. Gibts massenweise für wenige Euros im Netz. Die sind schon so verschaltet, dass sie mit 12-14 V klarkommen. Das wiederum sollte keinen HiFi Verstärker vor ein unlösbares Problem stellen.
Die Dinger sind richtig hell, da siehst Du Sternchen wenn Du direkt reinschaust.

Gruß, Martin

[krabat]

Live ist dieses Experiment relativ langweilig...
... ein Kameraeffekt.

gloob ick nich. ab minute 1:15 ist zu sehen, dass der schlauch durch die membran selbst, nicht durch schallwellen, in schnelle pendelbewegung gebracht wird. die pendelbewegung gibt dem auslaufenden wasser einen stetig wechselnden seitlichen impuls mit, den es beim herunterfallen (natürlich) beibehält. dieser überlagert sich dem zunehmenden impuls durch die fallbewegung.

die korkenzieherform ergibt sich daraus, dass
- der schlauch auf einer annähernden kreisbahn pendelt
- der herunterfallende wasserstrahl auf seiner länge mehrere perioden der obigen kreisbewegung sichtbar hält; frühere auslenkungs-zustände des schlauchs finden sich weiter unten

wie eng die spirale gewunden ist, ist eine funktion der frequenz, und der position - je höher die frequenz, desto enger, je weiter unten, desto weiter.

ein experiment wird das ganze dadurch, dass man den vorgang vorher einmal mathematisch analysiert, und am experiment (sic!) die richtigkeit der einfachen rechnungen prüft.

ps: wesentlich leiter zu berechnen, nicht minder verwunderlich, aber dafür nicht so kalt/nass siehe dort:
http://www.youtube.com/watch?v=eZm_-2O8ovI

[PeterFW]

gloob ick nich. ab minute 1:15 ist zu sehen, dass der schlauch durch die membran selbst, nicht durch schallwellen, in schnelle pendelbewegung gebracht wird.

Kameraeffekt im Sinne von "Etwas das durch die Abtastrate der Kamera und die Freqenz der regelmäßígen bewegung passiert." und nicht "Das ist gefaked".

Hab ich doch extra noch darunter verlinkt

Grüße,
Peter

[krabat]

Kameraeffekt im Sinne von ...

aber jetzt versteht man vieleicht, was da mit bloßem auge sichtbar passiert.

[fabi]

Der Vorschlag von fabi mit den LEDs finde ich klasse, auch wenn ich nicht meine Hand ins Feuer legen würde, dass alles so reibungslos funktionert.
Aber er klingt man sehr idiotensicher... vorrausgesetzt du hast das passende Audio-file.

Klar, das geht! Ich hab das selbst vor bald zehn Jahren gemacht, um mir den Hub von Tieftönern anzusehen. Wichtig ist, dass die LEDs "rein" sind und keinerlei Elektronik enthalten, sobald irgendwo ein Kondensator auftaucht, ist der Effekt weg.

Superhelle LEDs kauft man heute Säckeweise, die Bauteile kosten fast nichts mehr.

Grüsse!

[BastiG]

"Anderer Leristungsnachweis"

Hey ros97,
ich habe eine ähnliche Aufgabe von meinem Physiklehrer erhalten, sprich einen anderen Leistungsnachweis anwenden.
Ich war selbst ziemlich aufgeschmissen, Hilfe habe ich mir dann von einem Physik-Nachhilfelehrer geholt.
Anmerkung Admin: link entfernt
Generell solltest du keine Probleme hinsictlich Überlastung bekommen.
Den höheren Membranhub kriegst du meiner Ertfahrung nach mit BR-Konstruktion.
Grüße