Gruppe B:
Videoanalyse der Drehbewegung einer Scheibe

Betrachtet man die Bewegung der Drehspule von der Seite, sieht man die Spulenseite als Zeiger, dessen Spitze auf einer Kreisbahn umläuft.
Die Aufgabe der Gruppe B war es, diese Bewegung auf einer Drehscheibe nachzustellen, mit einer Digitalkamera im Videomodus zu filmen und dann auszuwerten. Das Foto zeigt den Experimentaufbau mit der Helmholtzspule.

Im Prinzip könnte man auch die Spule von der Seite filmen und dieses Video auswerten, allerdings ist - bedingt durch die Halterung - die Sichtbarkeit des Pfeils nicht in allen Stellungen gut.

1. Benötigte Materialien

• ein langsam laufender Motor (z.B. Neva)
• Holz-Drehscheibe
• farbiger Zeichenkarton für Zeiger, Reißzwecken
• Digitalkamera (ggf. auch die einer Schülerin / eines Schülers)
• Laptop / Computer
• Freeware Programme: VirtualDub und Viana

Wenn es nur auf den sinusförmigen Verlauf ankommt, dann spielt die "Framerate" - die Zahl der aufgenommenen Bilder je Sekunde - keine Rolle. Der sinusförmige (bzw. cosinusförmige) Verlauf ergibt sich immer.
Möchte man aber aus der Auswertung z.B. die Drehfrequenz ermitteln, dann muss das Programm den zeitlichen Abstand zweier Bilder wissen.
Das muss man dann bei der Auswertung eingeben (vgl. Screenshot -> 30 Bilder/s).

Dies wird oft vergessen!

Das Video zeigt eine mögliche Beispielaufnahme. Sie wurde hier allerdings verkleinert und ins Apple-Quicktime-Format gewandelt.
Sie können, wenn Sie in das Video klicken, auch den Film Bild für Bild mit den Pfeiltasten weiterschalten.
Die Aufnahme erfolgte mit 30 Bilder/s. Eine Umdrehung entspricht hier etwa 47 Bildern, also ist die Umdrehungsdauer etwa 1,5 s bzw. die Frequenz 0,64 Hz.
Damit ergeb sich hier (zufälligerweise) praktisch die gleiche Drehfrequenz wie bei der Beispielaufzeichnung der Gruppe A.

Eine Beispielaufnahmen der Gruppe zur Auswertung mit Viana können Sie weiter unten herunterladen. Sie sind im Fomat 640 x 480 Punkte, also größer als das Beispielvideo.

Der Screenshot zeigt die Auswertung einer Aufnahme mit Viana. Eine automatische Auswertung wird hier kaum möglich sein, es sei denn, man würde die Spitze des Pfeils noch mit einer anderen Farbe hervorheben, die man dann suchen lässt.
Der sinusförmige Verlauf des x-t-Diagramms ist gut zu erkennen. Der Zeiger stand zu Beginn der Auswertung fast senkrecht und wies nach unten.
Entsprechend hat die y-t-Auswertung einen minus-cosinusförmigen Verlauf (hier nicht dargestellt)

Alle Videodateien sind im Format 640 x 480 Pixel aufgenommen mit 30 Bilder je Sekunde.

Ein Klick mit der linken Maustaste auf die Videodateien startet diese im Windows Media Player.

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