So langsam wachen die Mitglieder des EventPhysik-Team 2015 aus dem Winterschlaf auf. Diesmal besteht die Gruppe aus fünf Personen. Die Vorstellungen welche Versuche sie realisieren wollen klafft weit auseinander und sind sehr anspruchsvoll. Auch wie in den letzten Jahren gilt, immer mal wieder vorbei schauen, welche Fortschritte sie machen.
Dennis/Thorben/Aike/Joris/Sven
 |
|
 |
Projekt 1
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Es gibt bei der EventPhysik einen Grundsatz: Es wird ein Versuch nicht zweimal aufgebaut. Anhand der Bilder und dem Video ist aber deutlich zu erkennen das Thorben und Dennis ein Hovercraft bauen. Dies hat aber schon eine Gruppe im Team 2011 (Martin und Helge) getätigt. Dazu müssen ein paar Worte zu dem alten ersten Aufbau gesagten werden. Damals wurde eine Grundplatte verwendet, die aus einer Verbundholzplatte von einer Dicke von 30 mm und den Abmaßen 2500 x 1200 mm bestand. Mit den zusätzlichen Aufbauten ergab sich eine Gesamtmasse von ca. 70 Kilo. Angetrieben wurde das Ganze mit drei Elektromotoren mit jeweils 2200 Watt. Daraus ergaben sich mehre Nachteile: enorme Masse (großer Wendekreis, geringe Beschleunigung usw.) ---- Verlängerungskabel (230 Volt)----nur fahrbar auf glatten Böden.
All diese Nachteile sollen mit dem neuen Aufbau ausgemerzt werden. Also, eine wesentlich leichtere Konstruktion, Akkubetrieb und fahrbar auf jeden Untergrund, was ja schon mal im Video funktioniert. Das dabei die Form eines Surfbrettes heraus kommt hat irgendwie seinen Grund.
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
Dennis/Thorben
 |
 |
 |
 |
Projekt 1
Aike/Joris/Sven
Aike/Joris/Sven
Aike/Joris/Sven
Aike/Joris/Sven
Aike/Joris/Sven
Aike/Joris/Sven
Aike/Joris/Sven
Projekt 2
Aike/Joris/Sven
Aike/Joris/Sven
Aike/Joris/Sven
Um mit den Ultraschalllautsprechern Objekte zum Schweben zu bringen, müssen diese in etwa die Größenordnung der Schallwellen haben.
Durch Messen der Amplitude wurde festgestellt, dass die Resonanzfrequenz der Lautsprecher bei fR=39600 Hz liegt. Aus c= f*λ folgt
c/fR= λ=8,69 mm mit c=344 m/s bei 22 °C
Also dürfen unsere Objekte/ Styroporkugeln maximal 8 mm Duchmesser haben (, vielleicht auch nur die halbe Wellenlänge, je nach Abstand der Knoten).
Bei ersten Schwebeversuchen mit einem Blatt Papier reichte eine Amplitude von 13 V, um das Blatt schweben zu lassen, wobei es sofort von der kleinen Kugelpackung aus 7 Lautsprechern seitlich wegdriftete.
Um ein Objekt zum Schweben zu bringen, muss die Schallamplitude so groß wie möglich sein. Eine gleichmäßige Schallverteilung würde dafür sorgen, dass Objekte nicht nur mittig über der Lautsprecheranordnung schweben würden, sondern auch weiter am Rand. Damit die Styroporkugeln nicht zur Seite aus der Schallverteilung herauswandern, könnte zur Not der Lautsprecher in der Mitte der Lautsprecheranordnung einen Vorwiderstand bekommen, damit man dort sozusagen ein Potentialminimum hat.
Um diese Überlegungen auf sichere Beine zu stellen wurde begonnen eine Kugelpackungs-Anordnung aus 7 Lautsprechern zu vermessen. Dabei wurde der Abstand der Lautsprecher zueinander verändert von 2 λ bis 3 λ. Gemessen wurde immer bei gleicher Effektivspannung und gleicher Höhe mit dem Mikrofon über der Kugelpackung. Die x-Achse wurde Manuell verschoben, während die y-Achse mit einer Spindel mit dem Mikrofon daran abgefahren wurde.
Die Ergebnisse sind in den Gif-Dateien zu sehen. Die eine Animation zeigt die relativen Werte ( nicht auf Dezibel umgerechnet) der lokalen Amplitude der Lautsprecher und die zweite Grafik zeigt separat die Höhenlinien der Verteilungen (von unten).
Man sieht einen konstanten „Grundpegel“ mit je einem Peak pro Lautsprecher. Je weiter die Lautsprecher auseinander stehen, desto geringer wird der Grundpegel und desto weiter entfernen sich logischerweise die Peaks voneinander, welche über den Lautsprechern stehen. Je näher die Peaks beieinander sind, desto geringer wirken die Unterschiede zwischen „Bergen“ und „Tälern“, die Schallverteilung ist also gleichmäßiger.
Der Ultraschall scheint außerdem kaum zu interferieren. Man sieht hauptsächlich die anfangs verschmolzenen Peaks, die einfach auseinander wandern.
Fazit: Wenn die Lautsprecher als Kugelpackung mit dem Abstand 2 λ von Lautsprechermittelpunkt zu Lautsprechermittelpunkt aufgelötet werden, sollten obige Kriterien am besten erfüllt sein.
Bem.: Beim parametrischen Ultraschalllautsprecher wurde der gleiche Abstand gewählt!
Das EventPhysik Team 2015
