3B Scientific Inertia Balance User Manual [en, de, fr, it, es]

3B SCIENTIFIC® PHYSICS

Trägheitswaage U30045

Bedienungsanleitung

11/08 ALF

1 Tischzwinge 2 Stahlfederband 3 Massen

1. Beschreibung

Die Trägheitswaage dient zur Bestimmung der Masse unabhängig von der Erdanziehungskraft.

Das Gerät besteht aus zwei Metallplatten, die mit steifen Stahlfederbändern miteinander verbunden sind. Eine Platte ist mit 3 Öffnungen zur Aufnahme von bis zu drei Massen versehen; die andere Schale kann mit der mitgelieferten Tischzwinge an einer Tischkante angeklemmt werden, so dass sie horizontal schwingen kann. Die Schwingungsperiode ist dabei abhängig von der Masse der schwingenden Platte.

Nach Kalibrieren der Vorrichtung durch Bestimmung der Schwingungsfrequenz von Objekten bekannter Masse lässt sich das Gerät dazu verwenden, unbekannte Massen zu bestimmen.

2. Lieferumfang

1 Trägheitswaage 1 Tischzwinge 1 Kabel, 1,85 m 3 Massen

3. Technische Daten

Stahlfederbandlänge: ca. 350 mm Massen: je ca. 175 g

4. Zusätzlich erforderliche Geräte

1 Mechanische Stoppuhr, 15 min U40801

5. Bedienung

Die Masse eines Körpers ist die Menge der darin enthaltenen Materie, während sein Gewicht von der Gravitationskraft abhängt, die auf ihn wirkt. Die meisten Messmethoden von Massen beruhen auf den Kräften, die sie ausüben, d.h. sie beruhen auf ihrem Gewicht.

Mittels der Trägheitswaage können Massen direkt gemessen werden unabhängig von der Gravitation, die auf sie wirkt.

• Trägheitswaage am Tisch befestigen.

• Platte ohne Masse seitlich auslenken und in

horizontale Schwingung versetzen.

• Zeit für 10 Schwingungen messen.

• Messung dreimal wiederholen, dann Ergebnisse

mitteln.

Die Periodendauer T einer Schwingung ist die Zeit, die die Platte braucht vom Durchgang durch den Mittelpunkt ihrer Ruhelage bis zum nächsten Durchgang durch den gleichen Punkt in der gleichen Bewegungsrichtung.

• Experiment mit allen Kombinationen der drei

Massen wiederholen.

• Ergebnisse in eine Tabelle eintragen.

• Periodendauer T in Abhängigkeit der Masse m in

einem Koordinatensystem graphisch darstellen.

• Experiment mit der unbekannten Masse

wiederholen und mittels des Graphen die Größe der Masse bestimmen.

Die Trägheitswaage entspricht einer schwingenden Feder, deren Periodendauer durch die Gleichung 1 gegeben ist:

T ⋅π=

4 (1)

mit T = Periodendauer, m = Masse auf der Feder, D = Elastizitätskonstante der Feder.

• T

in Abhängigkeit der Masse m graphisch

darstellen.

• Die Elastizitätskonstante der Feder D ergibt sich

aus der Steigung des Graphen.

• Unbekannte Masse mittels der Gleichung 1 errechnen.

3B Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Deutschland • www.3bscientific.com

Technische Änderungen vorbehalten

3B SCIENTIFIC® PHYSICS

Inertia Balance U30045

Instruction Sheet

11/08 ALF

1 Table clamp 2 Steel spring strip 3 Masses

1. Description

The inertia balance allows for measurement of mass independent of Earth’s gravitational force.

The apparatus consists of two metal trays connected by stiff steel spring strips. One tray has 3 holes to hold up to three masses. The other tray may be anchored to a table edge or laboratory bench with the included table clamp so that the stage can vibrate horizontally. The period of the horizontal oscillations depends on the mass on the stage.

After the apparatus is calibrated by determining the vibration frequency for objects of known mass, it can be used to determine the unknown masses.

2. Equipment supplied

1 Inertia balance 1 Table clamp 1 Cord, 1.85 m 3 Masses

3. Technical data

Length of steel strip: approx. 350 mm Masses: approx. 175 g each

4. Additionally required equipment

1 Mechanical Stopwatch, 15 min U40801

5. Operation

The mass of an object is the amount of matter it contains, while its weight depends on the gravitational force acting on it. Most of the methods we use to compare masses depend on the forces they exert – in other words, they depend on their weight.

The inertia balance gives us a method of comparing masses directly, and independently of the gravitational forces exerted on them.

• Attach the inertia balance to a table edge.

• Using no mass on the stage displace the apparatus

slightly so that the stage vibrates horizontally.

• Record the period for 10 oscillations.

• Do three measuring runs, then average the

results.

The period T of one oscillation is the time taken between the stage passing through its mid point, and the next time it passes through the same point, moving in the same direction.

• Repeat this process using as many different

combinations as possible of the three masses supplied.

• Put your results into a table.

• Plot a graph of period T against mass m.

• Repeat the experiment with the unknown mass,

and use the graph to find the magnitude of this mass.

The inertia balance is actually a compound spring system. The period of an oscillating spring is given by the equation

T ⋅π=

4 (1)

where T = period, m = mass on the spring, D = the spring's elasticity constant.

• Plot a graph of T

• Determine the elasticity constant D from the slope

against mass.

of the graph.

• Calculate the unknown mass m from the equation (1).

3B Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Germany • www.3bscientific.com

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