Experimentelle Verfahren - Der Beweis

Das Ergebnis eines Experiments als Beweis. Die Unsicherheit eines Messwerts muß mit einkalkuliert werden. Die Einheiten der Messzahlen sind wichtig, außerdem sollten genügend Messungen durchgeführt werden. Das Ablesen einer Skala hat Einfluß auf die Zuverlässigkeit des Experiments.

Diese Seite soll dir helfen, Messungen korrekt durchzuführen und aufzuzeichnen.

Einheiten

Wenn du das Ergebnis einer Messung notierst, denke daran, immer die Einheit mit anzugeben. Beispielsweise so:

$\mathrm {Spannung \ = \ 2,3 \ V}$

Wenn du nur die Zahl 2,3 aufschreibst, könnte es passieren, dass du später nicht mehr weisst, ob die Spannung 2,3 V war oder 2,3 mV.

Wenn du deine Messungen in eine Tabelle einträgst, brauchst du die Einheit natürlich nicht hinter jeden Messwert schreiben. Achte stattdessen darauf, die Einheit in jeder Spaltenüberschrift deiner Tabell einzutragen.

Unsicherheiten

Keine Messung ist 100%ig genau. Es gibt immer gewisse Unsicherheiten. Zum Beispiel könnte es sein, dass ein Voltmeter nur auf 0,1 V genau anzeigt.

Voltmeter
Dieses Voltmeter kann man nur auf 0,1 V genau ablesen

Nehmen wir an, dass du eine Spannung von 2,3 V und eine Stromstärke von 1,2 A gemessen hast. Um den Widerstand in Ohm ($\Omega$) zu berechnen, nimm einen Taschenrechner und teile die Spannung durch den Strom und das Ergebnis ist.....

1,9166667

Dieses Ergebnis sollte als 1,9 $\Omega$ notiert werden. Unsicherheit in Bezug auf deine Spannungs- und Stromwerte bedeutet, dass du keine weiteren Zahlen nach dem Komma aufschreiben darfst. In diesem Fall gibst Du das Ergebnis auf zwei signifikanten Stellen an (hier 1 und 9).

Genügend Messungen durchführen

Für ein zuverlässiges Ergebnis solltest du mindestens fünf Messungen durchführen.

Nicht alle Experimente liefern auch Messwerte für ein Diagramm. Manchmal mußt du Größen bestimmen, die sich kaum ändern - zum Beispiel den Durchmesser eines Drahtes. In solchen Fällen solltest du die Messung mindestens dreimal wiederholen und den Mittelwert bilden. Die Wiederholung einer Messung hilft dir auch Fehler zu erkennen und gibt dir eine Vorstellung von den bestehenden Unsicherheiten. Schau dir dieses Beispiel an:

Der Durchmesser eines Drahtes wurde viermal gemessen:

  1. 1,41mm
  2. 1,34 mm
  3. 1,19 mm
  4. 1,30 mm

Den Mittelwert kannst du so berechnen:

Mittelwert = $\frac {\large{(1,41 \ + \ 1,34 \ + \ 1,19 \ + \ 1,30)}}{\large {4}}$ = 1,31 mm

Die vier Messzahlen reichen von weniger als 1,2 bis mehr als 1,4. Folglich ist bei einem Mittelwert von 1,31 die letzte Zahl hinter dem Komma völlig unsicher. Deshalb solltest du den Mittelwert abrunden und als 1,3 mm notieren

Ablesen von Skalen

Bei vielen Messinstrumenten musst du das Messergebnis von einer Skala ablesen. Bei den folgenden Beispielen erfährst du, wie man sicherstellt, dass richtig abgelesen wird:


  1. Verwendung ein Glasthermometers, um die Temperatur einer Flüssigkeit zu messen:
    Rühre die Flüssigkeit mehrmals um und gib dem Thermometer Zeit, die Temperatur der Flüssigkeit anzunehmen. Lass die Spitze des Thermometers in der Flüssigkeit eingetaucht, während du den Messwert abliest.
  2. Flüssigkeit mit Thermometer umrühren

  3. Verwendung eines Lineals:
    Stelle sicher, dass sich die Skala genau neben dem Punkt befindet, den du messen möchtest.
  4. Flüssigkeit mit Thermometer umrühren

  5. Messen eines Flüssigkeitspegels auf einer Skala:
    Betrachte das Niveau der flachen Oberfläche der Flüssigkeit, nicht den gekrümmten Meniskus.
  6. Den Pegel einer Fluessigkeit ablesen

  7. Ablesen eines Zeigers:
    Nicht schräg auf den Zeiger schauen. Der Zeiger hat meistens ein dünnes Ende, so dass man ihn besser ablesen kann, wenn man gerade draufschaut.
  8. Eine Anzeige ablesen

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