Versuchsdurchführung
Ein Wägelchen der Luftkissenbahn ist in der Mitte zwischen zwei gleichartigen Spiralfedern befestigt. Die äußeren Enden der Spiralfedern sind raumfest an Stativen montiert. Es wird die maximale Auslenkung des Wägelchens und die maximale Geschwindigkeit im Nulldurchlauf bei entspannter Feder registriert.
Die Federkonstante \( D \) wird aus der Schwingungsdauer der Federn \( T \) bestimmt, durch die Formel \( T= 2\pi \sqrt{\frac{m}{D}} \). Mit einer Schwingungsdauer \( T=3,0 s\) und \(m=500g\) ergibt sich für die Federkonstante \(D=\frac{4\pi^2 m}{T^2}=2,2\frac{kg}{s^2}\).
Vergleich der kinetischer Energie mit potentielle Energie ist: \(E_{kin} = E_{pot} \rightarrow \frac{1}{2}mv^2=\frac{1}{2}Ds^2\)
Bsp. für 40 cm Auslenkung: \(v(0,4)=\sqrt{\frac{Ds^2}{m}}=\sqrt{\frac{2,193\frac{kg}{s^2}\cdot (0,4 m)^2}{0,5 kg}}=0,838\frac{m}{s}\)
Variante: Um zu zeigen, dass zu jedem Zeitpunkt und Ortspunkt gilt: \(E_{kin}+E{pot}=const.\) wird der Wagen immer 0,5 m ausgelenkt. Mit der Lichtschranke wird nun an verschiedenen Stellen \(\Delta s\) die Geschwindigkeit \(v\) gemessen.