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Singing Ruler

2026-06-16T19:26:18Z

GeorgiosW: /* Erfolge */

==Thema==
Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.
[[Datei:Skizze2.png|zentriert|mini|430x430px]]

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$

Liste der Charakteristiken:

Frequenz(-en)

Lautstärke

Dämpfung
==Theorie==
Untersucht werden sollte der charakteristische Sound in Abhängigkeit relevanter Parameter, dabei zeichnet den charakteristischen Sound sein Klangspektrum aus (Frequenzen) und die Lautstärke des entstehenden Tones. In meinem Fall wurde untersucht wie das Parameter "Länge" die Frequenzen beeinflusst. Benutzt wurde dazu folgende Formel:

<nowiki>$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho}} $$</nowiki>

$$f_n$$ ist dabei die Frequenz für die Mode $$n$$

Parametererklärung:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient:
Die sichtbare Bewegung des Lineals (Kragbalken) setzt sich aus mehreren verschiedenen Bewegungen mit individueller Frequenz zusammen, diese "Bewegungen" beschreiben jeweils eine Mode wobei die erste Mode bzw. die Grundfrequenz am stärksten angeregt wird, da durch sie am wenigsten Energie dem System verloren geht. Jede Mode besitzt somit ihren eigenen dimensionslosen Moden-Koeffizient (1,875; 4,694, 7,855 etc.).
[[Datei:Moden.png|mini|zentriert]]

-Dabei ist $$f_1$$ die Grundfrequenz ,$$f_2$$ die Frequenz der 2. Mode ,$$f_3$$ die Frequenz der 3.Mode usw.

-Jede Mode besitzt außerdem Obertöne welche Vielfache der Frequenz sind für $$f_1$$ währe somit der erste Oberton $$2f_1$$

$$L$$=Länge in $$m$$:

Dies ist die Länge des frei schwingenden Teils des Lineals.

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$:

Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit des Lineals, da das E-Modul proportional in die Frequenz eingeht bedeutet ein höheres E-Modul eine höhere Frequenz.

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$:

Dies ist die Dichte des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Dichte eine niedrigere Frequenz.

$$h$$=Höhe in $$m$$:
Die Höhe beschreibt die Dicke des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Höhe eine niedrigere Frequenz
[[Datei:Lineal Skizze.png|mini|zentriert]]

Entstehung des charakteristischen Sounds:

Im Ruhezustand bewirkt das Lineal, da es sich nicht bewegt, keinen Druck und somit Schall.
[[Datei:B2.png|mini|450x450px|zentriert]]

Laut dem Hook'schen Gesetz führt das Auslenken des Lineals um eine Strecke x zu einer Kraft $$F$$ in entgegengesetzte Richtung, dies bewirkt die Bewegung des Lineals wobei durch Massenträgheit das Lineal abwechselnd die Ruhelage passiert und anschließend oben bzw. unten kurzzeitig stehen bleibt.
[[Datei:B3.png|mini|450x450px|zentriert]]

Während das Lineal sich bewegt drückt es die Luftmoleküle vor sich zusammen wodurch Druck entsteht. Dadurch stoßen sich die Luftmoleküle voneinander ab, wodurch ein Impuls in Form einer Schallwelle sich ausbreitet. Diese Schallwelle enthält dabei verschiedenste Frequenzen die unterschiedlich stark angeregt werden.[[Datei:B4.png|mini|450x450px|zentriert]]

==Aufbau==
Grundsätzlich bestand der Aufbau aus einem Tisch and dem das Lineal mit einer Tischklemme festgeklemmt wurde. Außerdem wurde ein Mikrofon möglichst nah am Lineal platziert.
[[Datei:B6.png|mini|445x445px|zentriert]]

Mit dem hier gezeigten Aufbau wurde das Frequenzspektrum gemessen und somit die Frequenzen $$f_1$$ etc.pp. bestimmt.
[[Datei:B7.jpg|mini|384x384px|zentriert]]

Das E-Modul des Lineals wurde mit folgendem Versuchsaufbau experimentell ermittelt:
[[Datei:B8.jpg|mini|340x340px|zentriert]]

$$E=\frac{F L^3}{3I \Delta x}$$

Wie man sieht wird das E-Modul von der von oben (Kraftmesser) angewendeten Kraft $$f$$, der Länge $$L$$, dem Flächenträgheitsmoment $$I$$ ($$I=\frac{bh^3}{12}$$), sowie der Auslenkung $$x$$ beeinflusst und ist somit für jede Länge spezifisch.
==Daten==
Da das E-Modul längenspezifisch ist, wurde für 4 Längen je 4 Auslenkungen die dazugehörigen Kraftwerte bestimmt (blau) und mit dem theoretischen Fit (rot) in den Graphen eingezeichnet. Auf der Y-Achse ist die Kraft $$F$$ in $$N$$ und auf der X-Achse die Auslenkung $$\delta x$$ in cm.
[[Datei:B9.png|mini|446x446px|zentriert]]

Fehlerquellen:

# Ungenaues Ablesen der Auslenkung
# Messungenauigkeit des Kraftmessers

Messung Frequenz in Abhängigkeit der Länge:
[[Datei:B11.png|mini|493x493px|zentriert]]
In dem FFT-Spektrum bzw. Klangbild konnte konsistent für jede Länge nur die Frequenz der ersten beiden Moden ermittelt werden, da Übertöne und die restlichen Moden nicht konsistent über jede Länge eindeutig genug ablesbar waren. Auf der Y-Achse ist die Frequenz in $$Hz$$ abgebildet und auf der X-Achse die Länge $$L$$ in $$m$$.Der Rote Graph stellt dabei $$f_2$$ und der blaue $$f_1$$ dar.

Fehlerquellen:

# Hintergrundgeräusche welche das ablesen der restlichen Frequenzen erschweren.
# Reibung an der Klemmstelle zwischen Lineal und Tisch
==Fazit==
Zusammengefasst wurde eine Charakteristik des charakteristischen Sounds untersucht (Frequenz) sowie ein Parameter welches diese beeinflusst (Länge), außerdem war definitiv eine antiproportionale Korrelation zwischen Länge und Frequenz erkennbar, was laut der Formel:

<nowiki>$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho}} $$</nowiki>

auch erwartbar gewesen ist.

Genauer war eine exponentielle Verringerung der Frequenz vorhanden in Form von: ($$f_n\propto \frac{1}{L^2}$$).

==Erfolge==
Teilnahme am BeGYPT.
==Quellen==
[Q1]: https://www.youtube.com/watch?v=ns5nHKBJiGg

[Q2]: https://www.youtube.com/watch?v=PYEsHvezfRY

[Q3]: https://www.researchgate.net/publication/266608335_Evaluation_of_sensor_technologies_for_the_rulers_a_kalimba-like_digital_musical_instrument

[Q4]: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/329530

[Q5]: https://www.ingridscience.ca/node/497

[Q6]: https://emweb.unl.edu/mechanics-pages/scott-whitney/325hweb/beams.htm

[Q7]: https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory

Singing Ruler

2026-06-16T19:25:28Z

GeorgiosW:

==Thema==
Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.
[[Datei:Skizze2.png|zentriert|mini|430x430px]]

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$

Liste der Charakteristiken:

Frequenz(-en)

Lautstärke

Dämpfung
==Theorie==
Untersucht werden sollte der charakteristische Sound in Abhängigkeit relevanter Parameter, dabei zeichnet den charakteristischen Sound sein Klangspektrum aus (Frequenzen) und die Lautstärke des entstehenden Tones. In meinem Fall wurde untersucht wie das Parameter "Länge" die Frequenzen beeinflusst. Benutzt wurde dazu folgende Formel:

<nowiki>$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho}} $$</nowiki>

$$f_n$$ ist dabei die Frequenz für die Mode $$n$$

Parametererklärung:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient:
Die sichtbare Bewegung des Lineals (Kragbalken) setzt sich aus mehreren verschiedenen Bewegungen mit individueller Frequenz zusammen, diese "Bewegungen" beschreiben jeweils eine Mode wobei die erste Mode bzw. die Grundfrequenz am stärksten angeregt wird, da durch sie am wenigsten Energie dem System verloren geht. Jede Mode besitzt somit ihren eigenen dimensionslosen Moden-Koeffizient (1,875; 4,694, 7,855 etc.).
[[Datei:Moden.png|mini|zentriert]]

-Dabei ist $$f_1$$ die Grundfrequenz ,$$f_2$$ die Frequenz der 2. Mode ,$$f_3$$ die Frequenz der 3.Mode usw.

-Jede Mode besitzt außerdem Obertöne welche Vielfache der Frequenz sind für $$f_1$$ währe somit der erste Oberton $$2f_1$$

$$L$$=Länge in $$m$$:

Dies ist die Länge des frei schwingenden Teils des Lineals.

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$:

Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit des Lineals, da das E-Modul proportional in die Frequenz eingeht bedeutet ein höheres E-Modul eine höhere Frequenz.

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$:

Dies ist die Dichte des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Dichte eine niedrigere Frequenz.

$$h$$=Höhe in $$m$$:
Die Höhe beschreibt die Dicke des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Höhe eine niedrigere Frequenz
[[Datei:Lineal Skizze.png|mini|zentriert]]

Entstehung des charakteristischen Sounds:

Im Ruhezustand bewirkt das Lineal, da es sich nicht bewegt, keinen Druck und somit Schall.
[[Datei:B2.png|mini|450x450px|zentriert]]

Laut dem Hook'schen Gesetz führt das Auslenken des Lineals um eine Strecke x zu einer Kraft $$F$$ in entgegengesetzte Richtung, dies bewirkt die Bewegung des Lineals wobei durch Massenträgheit das Lineal abwechselnd die Ruhelage passiert und anschließend oben bzw. unten kurzzeitig stehen bleibt.
[[Datei:B3.png|mini|450x450px|zentriert]]

Während das Lineal sich bewegt drückt es die Luftmoleküle vor sich zusammen wodurch Druck entsteht. Dadurch stoßen sich die Luftmoleküle voneinander ab, wodurch ein Impuls in Form einer Schallwelle sich ausbreitet. Diese Schallwelle enthält dabei verschiedenste Frequenzen die unterschiedlich stark angeregt werden.[[Datei:B4.png|mini|450x450px|zentriert]]

==Aufbau==
Grundsätzlich bestand der Aufbau aus einem Tisch and dem das Lineal mit einer Tischklemme festgeklemmt wurde. Außerdem wurde ein Mikrofon möglichst nah am Lineal platziert.
[[Datei:B6.png|mini|445x445px|zentriert]]

Mit dem hier gezeigten Aufbau wurde das Frequenzspektrum gemessen und somit die Frequenzen $$f_1$$ etc.pp. bestimmt.
[[Datei:B7.jpg|mini|384x384px|zentriert]]

Das E-Modul des Lineals wurde mit folgendem Versuchsaufbau experimentell ermittelt:
[[Datei:B8.jpg|mini|340x340px|zentriert]]

$$E=\frac{F L^3}{3I \Delta x}$$

Wie man sieht wird das E-Modul von der von oben (Kraftmesser) angewendeten Kraft $$f$$, der Länge $$L$$, dem Flächenträgheitsmoment $$I$$ ($$I=\frac{bh^3}{12}$$), sowie der Auslenkung $$x$$ beeinflusst und ist somit für jede Länge spezifisch.
==Daten==
Da das E-Modul längenspezifisch ist, wurde für 4 Längen je 4 Auslenkungen die dazugehörigen Kraftwerte bestimmt (blau) und mit dem theoretischen Fit (rot) in den Graphen eingezeichnet. Auf der Y-Achse ist die Kraft $$F$$ in $$N$$ und auf der X-Achse die Auslenkung $$\delta x$$ in cm.
[[Datei:B9.png|mini|446x446px|zentriert]]

Fehlerquellen:

# Ungenaues Ablesen der Auslenkung
# Messungenauigkeit des Kraftmessers

Messung Frequenz in Abhängigkeit der Länge:
[[Datei:B11.png|mini|493x493px|zentriert]]
In dem FFT-Spektrum bzw. Klangbild konnte konsistent für jede Länge nur die Frequenz der ersten beiden Moden ermittelt werden, da Übertöne und die restlichen Moden nicht konsistent über jede Länge eindeutig genug ablesbar waren. Auf der Y-Achse ist die Frequenz in $$Hz$$ abgebildet und auf der X-Achse die Länge $$L$$ in $$m$$.Der Rote Graph stellt dabei $$f_2$$ und der blaue $$f_1$$ dar.

Fehlerquellen:

# Hintergrundgeräusche welche das ablesen der restlichen Frequenzen erschweren.
# Reibung an der Klemmstelle zwischen Lineal und Tisch
==Fazit==
Zusammengefasst wurde eine Charakteristik des charakteristischen Sounds untersucht (Frequenz) sowie ein Parameter welches diese beeinflusst (Länge), außerdem war definitiv eine antiproportionale Korrelation zwischen Länge und Frequenz erkennbar, was laut der Formel:

<nowiki>$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho}} $$</nowiki>

auch erwartbar gewesen ist.

Genauer war eine exponentielle Verringerung der Frequenz vorhanden in Form von: ($$f_n\propto \frac{1}{L^2}$$).

==Erfolge==
Teilnahme am Be-GYPT.
==Quellen==
[Q1]: https://www.youtube.com/watch?v=ns5nHKBJiGg

[Q2]: https://www.youtube.com/watch?v=PYEsHvezfRY

[Q3]: https://www.researchgate.net/publication/266608335_Evaluation_of_sensor_technologies_for_the_rulers_a_kalimba-like_digital_musical_instrument

[Q4]: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/329530

[Q5]: https://www.ingridscience.ca/node/497

[Q6]: https://emweb.unl.edu/mechanics-pages/scott-whitney/325hweb/beams.htm

[Q7]: https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory

Singing Ruler

2026-06-16T19:24:37Z

GeorgiosW:

==Thema==
Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.
[[Datei:Skizze2.png|zentriert|mini|430x430px]]

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$

Liste der Charakteristiken:

Frequenz(-en)

Lautstärke

Dämpfung
==Theorie==
Untersucht werden sollte der charakteristische Sound in Abhängigkeit relevanter Parameter, dabei zeichnet den charakteristischen Sound sein Klangspektrum aus (Frequenzen) und die Lautstärke des entstehenden Tones. In meinem Fall wurde untersucht wie das Parameter "Länge" die Frequenzen beeinflusst. Benutzt wurde dazu folgende Formel:

<nowiki>$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho}} $$</nowiki>

$$f_n$$ ist dabei die Frequenz für die Mode $$n$$

Parametererklärung:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient:
Die sichtbare Bewegung des Lineals (Kragbalken) setzt sich aus mehreren verschiedenen Bewegungen mit individueller Frequenz zusammen, diese "Bewegungen" beschreiben jeweils eine Mode wobei die erste Mode bzw. die Grundfrequenz am stärksten angeregt wird, da durch sie am wenigsten Energie dem System verloren geht. Jede Mode besitzt somit ihren eigenen dimensionslosen Moden-Koeffizient (1,875; 4,694, 7,855 etc.).
[[Datei:Moden.png|mini|zentriert]]

-Dabei ist $$f_1$$ die Grundfrequenz ,$$f_2$$ die Frequenz der 2. Mode ,$$f_3$$ die Frequenz der 3.Mode usw.

-Jede Mode besitzt außerdem Obertöne welche Vielfache der Frequenz sind für $$f_1$$ währe somit der erste Oberton $$2f_1$$

$$L$$=Länge in $$m$$:

Dies ist die Länge des frei schwingenden Teils des Lineals.

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$:

Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit des Lineals, da das E-Modul proportional in die Frequenz eingeht bedeutet ein höheres E-Modul eine höhere Frequenz.

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$:

Dies ist die Dichte des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Dichte eine niedrigere Frequenz.

$$h$$=Höhe in $$m$$:
Die Höhe beschreibt die Dicke des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Höhe eine niedrigere Frequenz
[[Datei:Lineal Skizze.png|mini|zentriert]]

Entstehung des charakteristischen Sounds:

Im Ruhezustand bewirkt das Lineal, da es sich nicht bewegt, keinen Druck und somit Schall.
[[Datei:B2.png|mini|450x450px|zentriert]]

Laut dem Hook'schen Gesetz führt das Auslenken des Lineals um eine Strecke x zu einer Kraft $$F$$ in entgegengesetzte Richtung, dies bewirkt die Bewegung des Lineals wobei durch Massenträgheit das Lineal abwechselnd die Ruhelage passiert und anschließend oben bzw. unten kurzzeitig stehen bleibt.
[[Datei:B3.png|mini|450x450px|zentriert]]

Während das Lineal sich bewegt drückt es die Luftmoleküle vor sich zusammen wodurch Druck entsteht. Dadurch stoßen sich die Luftmoleküle voneinander ab, wodurch ein Impuls in Form einer Schallwelle sich ausbreitet. Diese Schallwelle enthält dabei verschiedenste Frequenzen die unterschiedlich stark angeregt werden.[[Datei:B4.png|mini|450x450px|zentriert]]

==Aufbau==
Grundsätzlich bestand der Aufbau aus einem Tisch and dem das Lineal mit einer Tischklemme festgeklemmt wurde. Außerdem wurde ein Mikrofon möglichst nah am Lineal platziert.
[[Datei:B6.png|mini|445x445px|zentriert]]

Mit dem hier gezeigten Aufbau wurde das Frequenzspektrum gemessen und somit die Frequenzen $$f_1$$ etc.pp. bestimmt.
[[Datei:B7.jpg|mini|384x384px|zentriert]]

Das E-Modul des Lineals wurde mit folgendem Versuchsaufbau experimentell ermittelt:
[[Datei:B8.jpg|mini|340x340px|zentriert]]

$$E=\frac{F L^3}{3I \Delta x}$$

Wie man sieht wird das E-Modul von der von oben (Kraftmesser) angewendeten Kraft $$f$$, der Länge $$L$$, dem Flächenträgheitsmoment $$I$$ ($$I=\frac{bh^3}{12}$$), sowie der Auslenkung $$x$$ beeinflusst und ist somit für jede Länge spezifisch.
==Daten==
Da das E-Modul längenspezifisch ist, wurde für 4 Längen je 4 Auslenkungen die dazugehörigen Kraftwerte bestimmt (blau) und mit dem theoretischen Fit (rot) in den Graphen eingezeichnet. Auf der Y-Achse ist die Kraft $$F$$ in $$N$$ und auf der X-Achse die Auslenkung $$\delta x$$ in cm.
[[Datei:B9.png|mini|446x446px|zentriert]]

Fehlerquellen:

# Ungenaues Ablesen der Auslenkung
# Messungenauigkeit des Kraftmessers

Messung Frequenz in Abhängigkeit der Länge:
[[Datei:B11.png|mini|493x493px|zentriert]]
In dem FFT-Spektrum bzw. Klangbild konnte konsistent für jede Länge nur die Frequenz der ersten beiden Moden ermittelt werden, da Übertöne und die restlichen Moden nicht konsistent über jede Länge eindeutig genug ablesbar waren. Auf der Y-Achse ist die Frequenz in $$Hz$$ abgebildet und auf der X-Achse die Länge $$L$$ in $$m$$.Der Rote Graph stellt dabei $$f_2$$ und der blaue $$f_1$$ dar.

Fehlerquellen:

# Hintergrundgeräusche welche das ablesen der restlichen Frequenzen erschweren.
# Reibung an der Klemmstelle zwischen Lineal und Tisch
==Fazit==
Zusammengefasst wurde eine Charakteristik des charakteristischen Sounds untersucht (Frequenz) sowie ein Parameter welches diese beeinflusst (Länge), außerdem war definitiv eine antiproportionale Korrelation zwischen Länge und Frequenz erkennbar, was laut der Formel:

<nowiki>$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E I}{\rho}} A$$</nowiki>

auch erwartbar gewesen ist.

Genauer war eine exponentielle Verringerung der Frequenz vorhanden in Form von: ($$f_n\propto \frac{1}{L^2}$$).

==Erfolge==
Teilnahme am Be-GYPT.
==Quellen==
[Q1]: https://www.youtube.com/watch?v=ns5nHKBJiGg

[Q2]: https://www.youtube.com/watch?v=PYEsHvezfRY

[Q3]: https://www.researchgate.net/publication/266608335_Evaluation_of_sensor_technologies_for_the_rulers_a_kalimba-like_digital_musical_instrument

[Q4]: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/329530

[Q5]: https://www.ingridscience.ca/node/497

[Q6]: https://emweb.unl.edu/mechanics-pages/scott-whitney/325hweb/beams.htm

[Q7]: https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory

Singing Ruler

2026-06-16T19:24:14Z

GeorgiosW:

==Thema==
Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.
[[Datei:Skizze2.png|zentriert|mini|430x430px]]

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$

Liste der Charakteristiken:

Frequenz(-en)

Lautstärke

Dämpfung
==Theorie==
Untersucht werden sollte der charakteristische Sound in Abhängigkeit relevanter Parameter, dabei zeichnet den charakteristischen Sound sein Klangspektrum aus (Frequenzen) und die Lautstärke des entstehenden Tones. In meinem Fall wurde untersucht wie das Parameter "Länge" die Frequenzen beeinflusst. Benutzt wurde dazu folgende Formel:

<nowiki>$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho}} $$</nowiki>

$$f_n$$ ist dabei die Frequenz für die Mode $$n$$

Parametererklärung:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient:
Die sichtbare Bewegung des Lineals (Kragbalken) setzt sich aus mehreren verschiedenen Bewegungen mit individueller Frequenz zusammen, diese "Bewegungen" beschreiben jeweils eine Mode wobei die erste Mode bzw. die Grundfrequenz am stärksten angeregt wird, da durch sie am wenigsten Energie dem System verloren geht. Jede Mode besitzt somit ihren eigenen dimensionslosen Moden-Koeffizient (1,875; 4,694, 7,855 etc.).
[[Datei:Moden.png|mini|zentriert]]

-Dabei ist $$f_1$$ die Grundfrequenz ,$$f_2$$ die Frequenz der 2. Mode ,$$f_3$$ die Frequenz der 3.Mode usw.

-Jede Mode besitzt außerdem Obertöne welche Vielfache der Frequenz sind für $$f_1$$ währe somit der erste Oberton $$2f_1$$

$$L$$=Länge in $$m$$:

Dies ist die Länge des frei schwingenden Teils des Lineals.

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$:

Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit des Lineals, da das E-Modul proportional in die Frequenz eingeht bedeutet ein höheres E-Modul eine höhere Frequenz.

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$:

Dies ist die Dichte des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Dichte eine niedrigere Frequenz.

$$h$$=Höhe in $$m$$:
Die Höhe beschreibt die Dicke des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Höhe eine niedrigere Frequenz
[[Datei:Lineal Skizze.png|mini|zentriert]]

Entstehung des charakteristischen Sounds:

Im Ruhezustand bewirkt das Lineal, da es sich nicht bewegt, keinen Druck und somit Schall.
[[Datei:B2.png|mini|450x450px|zentriert]]

Laut dem Hook'schen Gesetz führt das Auslenken des Lineals um eine Strecke x zu einer Kraft $$F$$ in entgegengesetzte Richtung, dies bewirkt die Bewegung des Lineals wobei durch Massenträgheit das Lineal abwechselnd die Ruhelage passiert und anschließend oben bzw. unten kurzzeitig stehen bleibt.
[[Datei:B3.png|mini|450x450px|zentriert]]

Während das Lineal sich bewegt drückt es die Luftmoleküle vor sich zusammen wodurch Druck entsteht. Dadurch stoßen sich die Luftmoleküle voneinander ab, wodurch ein Impuls in Form einer Schallwelle sich ausbreitet. Diese Schallwelle enthält dabei verschiedenste Frequenzen die unterschiedlich stark angeregt werden.[[Datei:B4.png|mini|450x450px|zentriert]]

==Aufbau==
Grundsätzlich bestand der Aufbau aus einem Tisch and dem das Lineal mit einer Tischklemme festgeklemmt wurde. Außerdem wurde ein Mikrofon möglichst nah am Lineal platziert.
[[Datei:B6.png|mini|445x445px|zentriert]]

Mit dem hier gezeigten Aufbau wurde das Frequenzspektrum gemessen und somit die Frequenzen $$f_1$$ etc.pp. bestimmt.
[[Datei:B7.jpg|mini|384x384px|zentriert]]

Das E-Modul des Lineals wurde mit folgendem Versuchsaufbau experimentell ermittelt:
[[Datei:B8.jpg|mini|340x340px|zentriert]]

$$E=\frac{F L^3}{3I \Delta x}$$

Wie man sieht wird das E-Modul von der von oben (Kraftmesser) angewendeten Kraft $$f$$, der Länge $$L$$, dem Flächenträgheitsmoment $$I$$ ($$I=\frac{bh^3}{12}$$), sowie der Auslenkung $$x$$ beeinflusst und ist somit für jede Länge spezifisch.
==Daten==
Da das E-Modul längenspezifisch ist, wurde für 4 Längen je 4 Auslenkungen die dazugehörigen Kraftwerte bestimmt (blau) und mit dem theoretischen Fit (rot) in den Graphen eingezeichnet. Auf der Y-Achse ist die Kraft $$F$$ in $$N$$ und auf der X-Achse die Auslenkung $$\delta x$$ in cm.
[[Datei:B9.png|mini|446x446px|zentriert]]

Fehlerquellen:

# Ungenaues Ablesen der Auslenkung
# Messungenauigkeit des Kraftmessers

Messung Frequenz in Abhängigkeit der Länge:
[[Datei:B11.png|mini|493x493px|zentriert]]
In dem FFT-Spektrum bzw. Klangbild konnte konsistent für jede Länge nur die Frequenz der ersten beiden Moden ermittelt werden, da Übertöne und die restlichen Moden nicht konsistent über jede Länge eindeutig genug ablesbar waren. Auf der Y-Achse ist die Frequenz in $$Hz$$ abgebildet und auf der X-Achse die Länge $$L$$ in $$m$$.Der Rote Graph stellt dabei $$f_2$$ und der blaue $$f_1$$ dar.

Fehlerquellen:

# Hintergrundgeräusche welche das ablesen der restlichen Frequenzen erschweren.
# Reibung an der Klemmstelle zwischen Lineal und Tisch
==Fazit==
Zusammengefasst wurde eine Charakteristik des charakteristischen Sounds untersucht (Frequenz) sowie ein Parameter welches diese beeinflusst (Länge), außerdem war definitiv eine antiproportionale Korrelation zwischen Länge und Frequenz erkennbar, was laut der Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E I}{\rho} A$$

auch erwartbar gewesen ist.

Genauer war eine exponentielle Verringerung der Frequenz vorhanden in Form von: ($$f_n\propto \frac{1}{L^2}$$).

==Erfolge==
Teilnahme am Be-GYPT.
==Quellen==
[Q1]: https://www.youtube.com/watch?v=ns5nHKBJiGg

[Q2]: https://www.youtube.com/watch?v=PYEsHvezfRY

[Q3]: https://www.researchgate.net/publication/266608335_Evaluation_of_sensor_technologies_for_the_rulers_a_kalimba-like_digital_musical_instrument

[Q4]: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/329530

[Q5]: https://www.ingridscience.ca/node/497

[Q6]: https://emweb.unl.edu/mechanics-pages/scott-whitney/325hweb/beams.htm

[Q7]: https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory

Singing Ruler

2026-06-16T19:23:08Z

GeorgiosW:

==Thema==
Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.
[[Datei:Skizze2.png|zentriert|mini|430x430px]]

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$

Liste der Charakteristiken:

Frequenz(-en)

Lautstärke

Dämpfung
==Theorie==
Untersucht werden sollte der charakteristische Sound in Abhängigkeit relevanter Parameter, dabei zeichnet den charakteristischen Sound sein Klangspektrum aus (Frequenzen) und die Lautstärke des entstehenden Tones. In meinem Fall wurde untersucht wie das Parameter "Länge" die Frequenzen beeinflusst. Benutzt wurde dazu folgende Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho} $$

$$f_n$$ ist dabei die Frequenz für die Mode $$n$$

Parametererklärung:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient:
Die sichtbare Bewegung des Lineals (Kragbalken) setzt sich aus mehreren verschiedenen Bewegungen mit individueller Frequenz zusammen, diese "Bewegungen" beschreiben jeweils eine Mode wobei die erste Mode bzw. die Grundfrequenz am stärksten angeregt wird, da durch sie am wenigsten Energie dem System verloren geht. Jede Mode besitzt somit ihren eigenen dimensionslosen Moden-Koeffizient (1,875; 4,694, 7,855 etc.).
[[Datei:Moden.png|mini|zentriert]]

-Dabei ist $$f_1$$ die Grundfrequenz ,$$f_2$$ die Frequenz der 2. Mode ,$$f_3$$ die Frequenz der 3.Mode usw.

-Jede Mode besitzt außerdem Obertöne welche Vielfache der Frequenz sind für $$f_1$$ währe somit der erste Oberton $$2f_1$$

$$L$$=Länge in $$m$$:

Dies ist die Länge des frei schwingenden Teils des Lineals.

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$:

Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit des Lineals, da das E-Modul proportional in die Frequenz eingeht bedeutet ein höheres E-Modul eine höhere Frequenz.

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$:

Dies ist die Dichte des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Dichte eine niedrigere Frequenz.

$$h$$=Höhe in $$m$$:
Die Höhe beschreibt die Dicke des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Höhe eine niedrigere Frequenz
[[Datei:Lineal Skizze.png|mini|zentriert]]

Entstehung des charakteristischen Sounds:

Im Ruhezustand bewirkt das Lineal, da es sich nicht bewegt, keinen Druck und somit Schall.
[[Datei:B2.png|mini|450x450px|zentriert]]

Laut dem Hook'schen Gesetz führt das Auslenken des Lineals um eine Strecke x zu einer Kraft $$F$$ in entgegengesetzte Richtung, dies bewirkt die Bewegung des Lineals wobei durch Massenträgheit das Lineal abwechselnd die Ruhelage passiert und anschließend oben bzw. unten kurzzeitig stehen bleibt.
[[Datei:B3.png|mini|450x450px|zentriert]]

Während das Lineal sich bewegt drückt es die Luftmoleküle vor sich zusammen wodurch Druck entsteht. Dadurch stoßen sich die Luftmoleküle voneinander ab, wodurch ein Impuls in Form einer Schallwelle sich ausbreitet. Diese Schallwelle enthält dabei verschiedenste Frequenzen die unterschiedlich stark angeregt werden.[[Datei:B4.png|mini|450x450px|zentriert]]

==Aufbau==
Grundsätzlich bestand der Aufbau aus einem Tisch and dem das Lineal mit einer Tischklemme festgeklemmt wurde. Außerdem wurde ein Mikrofon möglichst nah am Lineal platziert.
[[Datei:B6.png|mini|445x445px|zentriert]]

Mit dem hier gezeigten Aufbau wurde das Frequenzspektrum gemessen und somit die Frequenzen $$f_1$$ etc.pp. bestimmt.
[[Datei:B7.jpg|mini|384x384px|zentriert]]

Das E-Modul des Lineals wurde mit folgendem Versuchsaufbau experimentell ermittelt:
[[Datei:B8.jpg|mini|340x340px|zentriert]]

$$E=\frac{F L^3}{3I \Delta x}$$

Wie man sieht wird das E-Modul von der von oben (Kraftmesser) angewendeten Kraft $$f$$, der Länge $$L$$, dem Flächenträgheitsmoment $$I$$ ($$I=\frac{bh^3}{12}$$), sowie der Auslenkung $$x$$ beeinflusst und ist somit für jede Länge spezifisch.
==Daten==
Da das E-Modul längenspezifisch ist, wurde für 4 Längen je 4 Auslenkungen die dazugehörigen Kraftwerte bestimmt (blau) und mit dem theoretischen Fit (rot) in den Graphen eingezeichnet. Auf der Y-Achse ist die Kraft $$F$$ in $$N$$ und auf der X-Achse die Auslenkung $$\delta x$$ in cm.
[[Datei:B9.png|mini|446x446px|zentriert]]

Fehlerquellen:

# Ungenaues Ablesen der Auslenkung
# Messungenauigkeit des Kraftmessers

Messung Frequenz in Abhängigkeit der Länge:
[[Datei:B11.png|mini|493x493px|zentriert]]
In dem FFT-Spektrum bzw. Klangbild konnte konsistent für jede Länge nur die Frequenz der ersten beiden Moden ermittelt werden, da Übertöne und die restlichen Moden nicht konsistent über jede Länge eindeutig genug ablesbar waren. Auf der Y-Achse ist die Frequenz in $$Hz$$ abgebildet und auf der X-Achse die Länge $$L$$ in $$m$$.Der Rote Graph stellt dabei $$f_2$$ und der blaue $$f_1$$ dar.

Fehlerquellen:

# Hintergrundgeräusche welche das ablesen der restlichen Frequenzen erschweren.
# Reibung an der Klemmstelle zwischen Lineal und Tisch
==Fazit==
Zusammengefasst wurde eine Charakteristik des charakteristischen Sounds untersucht (Frequenz) sowie ein Parameter welches diese beeinflusst (Länge), außerdem war definitiv eine antiproportionale Korrelation zwischen Länge und Frequenz erkennbar, was laut der Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E I}{\rho} A$$

auch erwartbar gewesen ist.

Genauer war eine exponentielle Verringerung der Frequenz vorhanden in Form von: ($$f_n\propto \frac{1}{L^2}$$).

==Erfolge==
Teilnahme am Be-GYPT.
==Quellen==
[Q1]: https://www.youtube.com/watch?v=ns5nHKBJiGg

[Q2]: https://www.youtube.com/watch?v=PYEsHvezfRY

[Q3]: https://www.researchgate.net/publication/266608335_Evaluation_of_sensor_technologies_for_the_rulers_a_kalimba-like_digital_musical_instrument

[Q4]: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/329530

[Q5]: https://www.ingridscience.ca/node/497

[Q6]: https://emweb.unl.edu/mechanics-pages/scott-whitney/325hweb/beams.htm

[Q7]: https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory

Projektübersicht

2026-06-16T19:22:08Z

GeorgiosW:

{| class="wikitable sortable"
!Schuljahr
!Projektname
!Bearbeitet von
!Wettbewerbe und Erfolge
!Tags
|-
|2025/26
|[[Teebeuteloszillator|Der Teebeutel-Oszillator]]
|Kari Linnea Geisinger
|Jugend forscht (Physik): Regionalsieg, Landessieg, Teilnahme am Bundeswettbewerb 2026
|Strömungsmechanik,
Oszillator,

Mechanik
|-
|2025/26
|[[Travelling Flame]]
|Ibrohim Gafurov, Johann Wilke, Aaron Hertenstein
|GYPT, Jugendforscht
|Verbrennung, Thermodynamik
|-
|2025/26
|[[Singing Ruler]]
|Georgios Wedel
|BeGYPT
|Mechanik,
Schwingung
|-
|2025/26
|[[Electrical Damping]]
|Maximilian von Glowacki, Malik Oyogho, Helena Jensen
|
|Magnetismus,
Induktion,

Mechanik,

Schwingung
|-
|2025/26
|[[Magnetic Newton's Cradle]]
|Linus Konnerth, Alexander Borodulin,
Ivan Zaitsev
|IYPT Qualifikation, 2-fache Workshop Qualifikation (5., 8., 17.)
BeGYPT: 1., 2., 3. individuell, Gold, Bronze Team

JuFo Regio 3. Preis
|Magnetismus,
Schwingung,

Mechanik
|-
|2024/25
|[[Bottle Rocket Q2]]
|Maiya Knopp, Luise Zeidler, Felix Dietrich
|Jufo Regio 3. Platz, GYPT Nominierung
|Mechanik, Thermodynamik
|-
|2024/25
|[[Bottle Rocket (10)]]
|Platon Ermolaev, Ziy Wang
| -
|Mechanik
|-
|2024/25
|[[Dripping Faucet]]
|Linus J. Konnerth, Saskia Werner
|GYPT Bundesrunde
|Fluiddynamik
|-
|2024/25
|[[Lato-Lato (10)]]
|Alexander Borodulin, Juri Ciesinger, Mykhailo Tutskyi
|BeGYPT, JuFo Regio 3. Preis
|Mechanik, Schwingungen
|-
|2024/25
|[[Climbing Magnets]]
|Bela Kellerer, Ibrohim Gafurov, Georgios Wedel
|GYPT Bundesrunde, JuFo Teilnahme
|Mechanik, Magnetismus
|-
|2024/25
|[[Ruler Cannon]]
|Albrecht Holzapfel, Elliott Keller, Fabian Paus
|BeGYPT, Jufo Regio
|Statik, Elastizität
|-
|2024/25
|[[Spaghetti Accelerator]]
|Helena Jensen, Shuying Chen, Veda Bittner
|GYPT Bundesrunde, JuFo Regio
|Festigkeitslehre, Mechanik
|-
|2024/25
|[[Lato-Lato Kurt]]
|Kurt Stiller
|AYPT Gold, GYPT Silber, BeGYPT Gold
|Kinderspielzeug, Mechanik, Pendel
|-
|2024/25
|[[Rayleigh-Bénard Konvektion]]
|Maxim Khutko, Ansgar Eckner, Cinar Atik
|Jufo Landeswb. Sonderpreis, Teilnahme GYPT
|Fluiddynamik, Konvektion
|-
|2024/25
|[[Vibraflame: Sound vs. Fire]]
|Miron Goldstein, Emil Petrow
|Jufo Regio 3. Platz Physik
|Acoustic
|-
|2023/24
|[[Ruler Trick]]
|Lepu Coco Zhou, Eleonora Maeß, Simon Hermes
|Jugend Forscht:
Regional- und Landessieg (Physik), Teilnahme am Bundeswettbewerb

GYPT:

Finalvortrag

Teamwertung Silber- und Bronzemedaille
|Mechanik
|-
|2023/24
|[[Magnetischer Fidget Spinner]]
| Paula Groß, Leander Köbis, Miron Goldstein, Emil Petrow
|Jufo Regio 3. Platz Physik
|Magnetismus
|-
|2023/24
|[[Luftmuskel]]
|Albert Hubski, Edgar Kümmerle, Sneha Paitandi
| Jufo Regio 2. Platz Technik
|Pneumatik
|-
|2023/24
|[[Gummiband]]
|Emil Petrow, Luis Cornely, Ansgar Eckner
|
|Mechanik, Kräfte
|-
|2023/24
|[[Non-contact Resistance]]
|Jenny Soldatova, Maxim Khutko
|Jufo Regio 2. Platz, GYPT
|LRC-Schwingkreis, Elektrizitätslehre
|-
|2023/24
|[[Walker 1]]
|Kurt Stiller, Yuzhou Shi
|Jufo Regio Preis für bestes interdisziplinäres Projekt, GYPT
|Mechanik, Slip/Stick
|-
|2023/24
|[[Walker 2]]
|Mihail Georgiev, Tom Wurzbacher, Nabil Al Haj Bakri
|
|Mechanik
|-
|2023/24
|[[Shake It]]
|Luise Zeidler, Maiya Knopp, Mia Rösener
|GYPT, LW Jufo 2. Platz
|Akustik
|-
|2023/24
|[[Cushion Catapult]]
|Donika Kufliju, Nutsa Dzamashvili
|BeGYPT
|
|-
|2023/24
|[[Ruler Trick X]]
| Almas Yusefzai, Theo Sabat
|BeGYPT, Jufo Regio
|Mechanik
|-
|2023/24
|[[Strawberry Solar Cell]]
|Greta Mutter, Charlotte Paul
|Jufo Regional Wettbewerb Sonderpreis
|Elektrizität
|-
|2022/23
|[[Jet refraction]]
|Jolanda Fehlinger
| Jugend forscht: 2. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
|Elektrizität
|-
|2022/23
|[[Faraday Waves]]
|Demian Schöneberger
|GYPT Online Wettbewerb 2. Platz
|Fluidphysik
|-
|2022/23
|[https://www.herder-oberschule.de/phyxzwiki/index.php?title=Magnetic_Mechanical_Oscillator Magnetic Mechanical Oscillator]
|Simon Hermes
|BeGYPT Teilnahme
| Mechanik
|-
|2022/23
|[[Eine Disk als Alarmanlage]]
|Alexander Timofeev
|Jugend forscht: 3. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
|Akustik
|-
|2022/23
|[[Magic Stick Trick]]
|Charlotte Paul, Greta Mutter, Gabrijela Dropulja
|Jugend forscht: Sonderpreis (Regio)
|Reibung, Kraftbrücken, ...
|-
|2022/23
|[[Coloured Line]]
|Shirin Akhmedova, Eleonora Maeß, Lepu Coco Zhou
| Jugend forscht: Sonderpreis (Regio)
|Optik, Beugung, Interferenz
|-
|2022/23
|[[Magneto-Mechanischer Oszillator|Magnetic Mechanical Oscillator]]
|Uladzimir Khutko, Egor Popov, Nicolas Dreyer, Daniel Graßhoff
| Jugend forscht:Qualifikation zum Landeswettbewerb als interdisziplinäres Projekt
GYPT Plätze 13,17 und 33 in der Bundesrunde

GYPT Teamwertung Silber und Bronzemedallien
|Mechanik
|-
|2022/23
|[[Thermoacoustic Engine Q2|Thermoacoustic Engine]]
|Dalia Abu Ta'a, Lilly Roters, Richard Bonello
|GYPT 4. Platz (Team)

GYPT Einzelplatzierungen
|Thermodynamik, Akustik
|-
|2022/23
|[[Thermoacoustic Engine]]
|Lara Hermes, Katharina Horn-Phenix, Rasmus Stegelmann
|Jugend Forscht: 1. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
BeGYPT Einzelplatzierungen

GYPT Einzelplatzierungen

GYPT Teamwertung Silber-Medallie
|Thermodynamik, Akustik
|-
|2022/23
|[[Ball on a Ferrite Rod|Ball on Ferrite Rod]]
|Fabian Schmitt, Philipp Werner

|Jugend Forscht: 3. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
BeGYPT Einzelplatzierung 2

BeGYPT Gruppenplatzierung 1

GYPT Einzelplatzierung 17
|Mechanik, Stochastik
|-
|2022/23
|[[Ponyo's Heat tube]]
|Oleg Solovyev,
Nikolaj Sankov,

Robin Schulze-Tammena
|Jugend Forscht: 1. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
Jugend Forscht: 3. Platz Landeswettbewerb (Physik)
| Thermodynamik,
Hydrodynamik,

Konvektion
|-
|2021/22
|[[Die perfekte Sandburg]]
|Lara Hermes,
Rasmus Stengelmann,

Felix-Ramón Sindermann
|Jugend-Forscht: 2. Platz Landeswettbewerb (Geo- und Raumwissenschaften)
|Granulare Materie, Kapillareffekt
|-
|2021/22
|[[Three-Sided Dice]]
|Fabian Schmitt,
Philipp Werner,

Hanyang Lu
|Jugend Forscht: 2. Platz Regionalwettbewerb (Mathematik/Informatik)
GYPT Einzelplatzierungen 6 und 11

GYPT Gruppenplatzierung 2 und 7

BeGYPT Einzelplatzierungen 1 und 3

BeGYPT Gruppenplatzierungen 1

Bronzemedaille im AYPT 2022
| Mechanik, Stochastik
|-
|2021/22
|[[Boycott Effect]]
|Antonia Macha,
Katharina Horn-Phenix
|Jugend Forscht: 1. Platz Landeswettbewerb (Physik),
GYPT: Best Report, Erstplatzierung (Einzel), Silber-Medaille (Team),

Silber-Medaille im IYPT 2022
| Fluiddynamik, Konvektion, Sedimentation
|-
|2018/19
|[[Filling up a bottle]]
|Timo Huber
|GYPT: Best Report, Top 10 Einzelwertung
|Fluidmechanik, Frequenzanalyse
|-
|2017/18
|[[Untersuchung des Magnus-Effekts und Bau eines Flettner-Flugzeugs]]
|Timo Huber
|Jugend Forscht: 1. Platz Landeswettbewerb (Physik)
|Fluidmechanik, Modellbau
|-
|
|[[Musterprojekt]] (Vorlage)
| Dr. Falk Ebert
|Vorlage für Projekteinträge des Wikis
| Vorlage
|}

Singing Ruler

2026-06-16T19:19:55Z

GeorgiosW:

==Thema==
Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.
[[Datei:Skizze2.png|zentriert|mini|430x430px]]

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$

Liste der Charakteristiken:

Frequenz(-en)

Lautstärke

Dämpfung
==Theorie==
Untersucht werden sollte der charakteristische Sound in Abhängigkeit relevanter Parameter, dabei zeichnet den charakteristischen Sound sein Klangspektrum aus (Frequenzen) und die Lautstärke des entstehenden Tones. In meinem Fall wurde untersucht wie das Parameter "Länge" die Frequenzen beeinflusst. Benutzt wurde dazu folgende Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho $$

$$f_n$$ ist dabei die Frequenz für die Mode $$n$$

Parametererklärung:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient:
Die sichtbare Bewegung des Lineals (Kragbalken) setzt sich aus mehreren verschiedenen Bewegungen mit individueller Frequenz zusammen, diese "Bewegungen" beschreiben jeweils eine Mode wobei die erste Mode bzw. die Grundfrequenz am stärksten angeregt wird, da durch sie am wenigsten Energie dem System verloren geht. Jede Mode besitzt somit ihren eigenen dimensionslosen Moden-Koeffizient (1,875; 4,694, 7,855 etc.).
[[Datei:Moden.png|mini|zentriert]]

-Dabei ist $$f_1$$ die Grundfrequenz ,$$f_2$$ die Frequenz der 2. Mode ,$$f_3$$ die Frequenz der 3.Mode usw.

-Jede Mode besitzt außerdem Obertöne welche Vielfache der Frequenz sind für $$f_1$$ währe somit der erste Oberton $$2f_1$$

$$L$$=Länge in $$m$$:

Dies ist die Länge des frei schwingenden Teils des Lineals.

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$:

Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit des Lineals, da das E-Modul proportional in die Frequenz eingeht bedeutet ein höheres E-Modul eine höhere Frequenz.

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$:

Dies ist die Dichte des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Dichte eine niedrigere Frequenz.

$$h$$=Höhe in $$m$$:
Die Höhe beschreibt die Dicke des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Höhe eine niedrigere Frequenz
[[Datei:Lineal Skizze.png|mini|zentriert]]

Entstehung des charakteristischen Sounds:

Im Ruhezustand bewirkt das Lineal, da es sich nicht bewegt, keinen Druck und somit Schall.
[[Datei:B2.png|mini|450x450px|zentriert]]

Laut dem Hook'schen Gesetz führt das Auslenken des Lineals um eine Strecke x zu einer Kraft $$F$$ in entgegengesetzte Richtung, dies bewirkt die Bewegung des Lineals wobei durch Massenträgheit das Lineal abwechselnd die Ruhelage passiert und anschließend oben bzw. unten kurzzeitig stehen bleibt.
[[Datei:B3.png|mini|450x450px|zentriert]]

Während das Lineal sich bewegt drückt es die Luftmoleküle vor sich zusammen wodurch Druck entsteht. Dadurch stoßen sich die Luftmoleküle voneinander ab, wodurch ein Impuls in Form einer Schallwelle sich ausbreitet. Diese Schallwelle enthält dabei verschiedenste Frequenzen die unterschiedlich stark angeregt werden.[[Datei:B4.png|mini|450x450px|zentriert]]

==Aufbau==
Grundsätzlich bestand der Aufbau aus einem Tisch and dem das Lineal mit einer Tischklemme festgeklemmt wurde. Außerdem wurde ein Mikrofon möglichst nah am Lineal platziert.
[[Datei:B6.png|mini|445x445px|zentriert]]

Mit dem hier gezeigten Aufbau wurde das Frequenzspektrum gemessen und somit die Frequenzen $$f_1$$ etc.pp. bestimmt.
[[Datei:B7.jpg|mini|384x384px|zentriert]]

Das E-Modul des Lineals wurde mit folgendem Versuchsaufbau experimentell ermittelt:
[[Datei:B8.jpg|mini|340x340px|zentriert]]

$$E=\frac{F L^3}{3I \Delta x}$$

Wie man sieht wird das E-Modul von der von oben (Kraftmesser) angewendeten Kraft $$f$$, der Länge $$L$$, dem Flächenträgheitsmoment $$I$$ ($$I=\frac{bh^3}{12}$$), sowie der Auslenkung $$x$$ beeinflusst und ist somit für jede Länge spezifisch.
==Daten==
Da das E-Modul längenspezifisch ist, wurde für 4 Längen je 4 Auslenkungen die dazugehörigen Kraftwerte bestimmt (blau) und mit dem theoretischen Fit (rot) in den Graphen eingezeichnet. Auf der Y-Achse ist die Kraft $$F$$ in $$N$$ und auf der X-Achse die Auslenkung $$\delta x$$ in cm.
[[Datei:B9.png|mini|446x446px|zentriert]]

Fehlerquellen:

# Ungenaues Ablesen der Auslenkung
# Messungenauigkeit des Kraftmessers

Messung Frequenz in Abhängigkeit der Länge:
[[Datei:B11.png|mini|493x493px|zentriert]]
In dem FFT-Spektrum bzw. Klangbild konnte konsistent für jede Länge nur die Frequenz der ersten beiden Moden ermittelt werden, da Übertöne und die restlichen Moden nicht konsistent über jede Länge eindeutig genug ablesbar waren. Auf der Y-Achse ist die Frequenz in $$Hz$$ abgebildet und auf der X-Achse die Länge $$L$$ in $$m$$.Der Rote Graph stellt dabei $$f_2$$ und der blaue $$f_1$$ dar.

Fehlerquellen:

# Hintergrundgeräusche welche das ablesen der restlichen Frequenzen erschweren.
# Reibung an der Klemmstelle zwischen Lineal und Tisch
==Fazit==
Zusammengefasst wurde eine Charakteristik des charakteristischen Sounds untersucht (Frequenz) sowie ein Parameter welches diese beeinflusst (Länge), außerdem war definitiv eine antiproportionale Korrelation zwischen Länge und Frequenz erkennbar, was laut der Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E I}{\rho A$$

auch erwartbar gewesen ist.

Genauer war eine exponentielle Verringerung der Frequenz vorhanden in Form von: ($$f_n\propto \frac{1}{L^2}$$).

==Erfolge==
Teilnahme am Be-GYPT.
==Quellen==
[Q1]: https://www.youtube.com/watch?v=ns5nHKBJiGg

[Q2]: https://www.youtube.com/watch?v=PYEsHvezfRY

[Q3]: https://www.researchgate.net/publication/266608335_Evaluation_of_sensor_technologies_for_the_rulers_a_kalimba-like_digital_musical_instrument

[Q4]: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/329530

[Q5]: https://www.ingridscience.ca/node/497

[Q6]: https://emweb.unl.edu/mechanics-pages/scott-whitney/325hweb/beams.htm

[Q7]: https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory

Singing Ruler

2026-06-16T19:16:47Z

GeorgiosW:

==Thema==
Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.
[[Datei:Skizze2.png|zentriert|mini|430x430px]]

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$
==Theorie==
Untersucht werden sollte der charakteristische Sound in Abhängigkeit relevanter Parameter, dabei zeichnet den charakteristischen Sound sein Klangspektrum aus (Frequenzen) und die Lautstärke des entstehenden Tones. In meinem Fall wurde untersucht wie das Parameter "Länge" die Frequenzen beeinflusst. Benutzt wurde dazu folgende Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho $$

$$f_n$$ ist dabei die Frequenz für die Mode $$n$$

Parametererklärung:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient:
Die sichtbare Bewegung des Lineals (Kragbalken) setzt sich aus mehreren verschiedenen Bewegungen mit individueller Frequenz zusammen, diese "Bewegungen" beschreiben jeweils eine Mode wobei die erste Mode bzw. die Grundfrequenz am stärksten angeregt wird, da durch sie am wenigsten Energie dem System verloren geht. Jede Mode besitzt somit ihren eigenen dimensionslosen Moden-Koeffizient (1,875; 4,694, 7,855 etc.).
[[Datei:Moden.png|mini|zentriert]]

-Dabei ist $$f_1$$ die Grundfrequenz ,$$f_2$$ die Frequenz der 2. Mode ,$$f_3$$ die Frequenz der 3.Mode usw.

-Jede Mode besitzt außerdem Obertöne welche Vielfache der Frequenz sind für $$f_1$$ währe somit der erste Oberton $$2f_1$$

$$L$$=Länge in $$m$$:

Dies ist die Länge des frei schwingenden Teils des Lineals.

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$:

Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit des Lineals, da das E-Modul proportional in die Frequenz eingeht bedeutet ein höheres E-Modul eine höhere Frequenz.

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$:

Dies ist die Dichte des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Dichte eine niedrigere Frequenz.

$$h$$=Höhe in $$m$$:
Die Höhe beschreibt die Dicke des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Höhe eine niedrigere Frequenz
[[Datei:Lineal Skizze.png|mini|zentriert]]

Entstehung des charakteristischen Sounds:

Im Ruhezustand bewirkt das Lineal, da es sich nicht bewegt, keinen Druck und somit Schall.
[[Datei:B2.png|mini|450x450px|zentriert]]

Laut dem Hook'schen Gesetz führt das Auslenken des Lineals um eine Strecke x zu einer Kraft $$F$$ in entgegengesetzte Richtung, dies bewirkt die Bewegung des Lineals wobei durch Massenträgheit das Lineal abwechselnd die Ruhelage passiert und anschließend oben bzw. unten kurzzeitig stehen bleibt.
[[Datei:B3.png|mini|450x450px|zentriert]]

Während das Lineal sich bewegt drückt es die Luftmoleküle vor sich zusammen wodurch Druck entsteht. Dadurch stoßen sich die Luftmoleküle voneinander ab, wodurch ein Impuls in Form einer Schallwelle sich ausbreitet. Diese Schallwelle enthält dabei verschiedenste Frequenzen die unterschiedlich stark angeregt werden.[[Datei:B4.png|mini|450x450px|zentriert]]

==Aufbau==
Grundsätzlich bestand der Aufbau aus einem Tisch and dem das Lineal mit einer Tischklemme festgeklemmt wurde. Außerdem wurde ein Mikrofon möglichst nah am Lineal platziert.
[[Datei:B6.png|mini|445x445px|zentriert]]

Mit dem hier gezeigten Aufbau wurde das Frequenzspektrum gemessen und somit die Frequenzen $$f_1$$ etc.pp. bestimmt.
[[Datei:B7.jpg|mini|384x384px|zentriert]]

Das E-Modul des Lineals wurde mit folgendem Versuchsaufbau experimentell ermittelt:
[[Datei:B8.jpg|mini|340x340px|zentriert]]

$$E=\frac{F L^3}{3I \Delta x}$$

Wie man sieht wird das E-Modul von der von oben (Kraftmesser) angewendeten Kraft $$f$$, der Länge $$L$$, dem Flächenträgheitsmoment $$I$$ ($$I=\frac{bh^3}{12}$$), sowie der Auslenkung $$x$$ beeinflusst und ist somit für jede Länge spezifisch.
==Daten==
Da das E-Modul längenspezifisch ist, wurde für 4 Längen je 4 Auslenkungen die dazugehörigen Kraftwerte bestimmt (blau) und mit dem theoretischen Fit (rot) in den Graphen eingezeichnet. Auf der Y-Achse ist die Kraft $$F$$ in $$N$$ und auf der X-Achse die Auslenkung $$\delta x$$ in cm.
[[Datei:B9.png|mini|446x446px|zentriert]]

Fehlerquellen:

# Ungenaues Ablesen der Auslenkung
# Messungenauigkeit des Kraftmessers

Messung Frequenz in Abhängigkeit der Länge:
[[Datei:B11.png|mini|493x493px|zentriert]]
In dem FFT-Spektrum bzw. Klangbild konnte konsistent für jede Länge nur die Frequenz der ersten beiden Moden ermittelt werden, da Übertöne und die restlichen Moden nicht konsistent über jede Länge eindeutig genug ablesbar waren. Auf der Y-Achse ist die Frequenz in $$Hz$$ abgebildet und auf der X-Achse die Länge $$L$$ in $$m$$.Der Rote Graph stellt dabei $$f_2$$ und der blaue $$f_1$$ dar.

Fehlerquellen:

# Hintergrundgeräusche welche das ablesen der restlichen Frequenzen erschweren.
# Reibung an der Klemmstelle zwischen Lineal und Tisch
==Fazit==
Zusammengefasst wurde eine Charakteristik des charakteristischen Sounds untersucht (Frequenz) sowie ein Parameter welches diese beeinflusst (Länge), außerdem war definitiv eine antiproportionale Korrelation zwischen Länge und Frequenz erkennbar, was laut der Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E I}{\rho A$$

auch erwartbar gewesen ist.

Genauer war eine exponentielle Verringerung der Frequenz vorhanden in Form von: ($$f_n\propto \frac{1}{L^2}$$).

==Erfolge==
Teilnahme am Be-GYPT.
==Quellen==
[Q1]: https://www.youtube.com/watch?v=ns5nHKBJiGg

[Q2]: https://www.youtube.com/watch?v=PYEsHvezfRY

[Q3]: https://www.researchgate.net/publication/266608335_Evaluation_of_sensor_technologies_for_the_rulers_a_kalimba-like_digital_musical_instrument

[Q4]: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/329530

[Q5]: https://www.ingridscience.ca/node/497

[Q6]: https://emweb.unl.edu/mechanics-pages/scott-whitney/325hweb/beams.htm

[Q7]: https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory

Singing Ruler

2026-06-16T18:21:00Z

GeorgiosW:

==Thema==
Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.
[[Datei:Skizze2.png|zentriert|mini|430x430px]]

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$
==Theorie==
Untersucht werden sollte der charakteristische Sound in Abhängigkeit relevanter Parameter, dabei zeichnet den charakteristischen Sound sein Klangspektrum aus (Frequenzen) und die Lautstärke des entstehenden Tones. In meinem Fall wurde untersucht wie das Parameter "Länge" die Frequenzen beeinflusst. Benutzt wurde dazu folgende Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho $$

$$f_n$$ ist dabei die Frequenz für die Mode $$n$$

Parametererklärung:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient:
Die sichtbare Bewegung des Lineals (Kragbalken) setzt sich aus mehreren verschiedenen Bewegungen mit individueller Frequenz zusammen, diese "Bewegungen" beschreiben jeweils eine Mode wobei die erste Mode bzw. die Grundfrequenz am stärksten angeregt wird, da durch sie am wenigsten Energie dem System verloren geht. Jede Mode besitzt somit ihren eigenen dimensionslosen Moden-Koeffizient (1,875; 4,694, 7,855 etc.).
[[Datei:Moden.png|mini|zentriert]]

-Dabei ist $$f_1$$ die Grundfrequenz ,$$f_2$$ die Frequenz der 2. Mode ,$$f_3$$ die Frequenz der 3.Mode usw.

-Jede Mode besitzt außerdem Obertöne welche Vielfache der Frequenz sind für $$f_1$$ währe somit der erste Oberton $$2f_1$$

$$L$$=Länge in $$m$$:

Dies ist die Länge des frei schwingenden Teils des Lineals.

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$:

Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit des Lineals, da das E-Modul proportional in die Frequenz eingeht bedeutet ein höheres E-Modul eine höhere Frequenz.

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$:

Dies ist die Dichte des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Dichte eine niedrigere Frequenz.

$$h$$=Höhe in $$m$$:
Die Höhe beschreibt die Dicke des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Höhe eine niedrigere Frequenz
[[Datei:Lineal Skizze.png|mini|zentriert]]

Entstehung des charakteristischen Sounds:

Im Ruhezustand bewirkt das Lineal, da es sich nicht bewegt, keinen Druck und somit Schall.
[[Datei:B2.png|mini|450x450px|zentriert]]

Laut Hooke's Gesetz führt das Auslenken des Lineals um eine Strecke x zu einer Kraft $$F$$ in entgegengesetzte Richtung, dies bewirkt die Bewegung des Lineals wobei durch Massenträgheit das Lineal abwechselnd die Ruhelage passiert und anschließend oben bzw. unten kurzzeitig stehen bleibt.
[[Datei:B3.png|mini|450x450px|zentriert]]

Während das Lineal sich bewegt drückt es die Luftmoleküle vor sich zusammen wodurch Druck entsteht. Dadurch stoßen sich die Luftmoleküle voneinander ab, wodurch ein Impuls in Form einer Schallwelle sich ausbreitet. Diese Schallwelle enthält dabei verschiedenste Frequenzen die unterschiedlich stark angeregt werden.[[Datei:B4.png|mini|450x450px|zentriert]]

==Aufbau==
Grundsätzlich bestand der Aufbau aus einem Tisch and dem das Lineal mit einer Tischklemme festgeklemmt wurde. Außerdem wurde ein Mikrofon möglichst nah am Lineal platziert.
[[Datei:B6.png|mini|445x445px|zentriert]]

Mit dem hier gezeigten Aufbau wurde das Frequenzspektrum gemessen und somit die Frequenzen $$f_1$$ etc.pp. bestimmt.
[[Datei:B7.jpg|mini|384x384px|zentriert]]

Das E-Modul des Lineals wurde mit folgendem Versuchsaufbau experimentell ermittelt:
[[Datei:B8.jpg|mini|340x340px|zentriert]]

$$E=\frac{F L^3}{3I \Delta x}$$

Wie man sieht wird das E-Modul von der von oben (Kraftmesser) angewendeten Kraft $$f$$, der Länge $$L$$, dem Flächenträgheitsmoment $$I$$ ($$I=\frac{bh^3}{12}$$), sowie der Auslenkung $$x$$ beeinflusst und ist somit für jede Länge spezifisch.
==Daten==
Da das E-Modul längenspezifisch ist, wurde für 4 Längen je 4 Auslenkungen die dazugehörigen Kraftwerte bestimmt (blau) und mit dem theoretischen Fit (rot) in den Graphen eingezeichnet. Auf der Y-Achse ist die Kraft $$F$$ in $$N$$ und auf der X-Achse die Auslenkung $$\delta x$$ in cm.
[[Datei:B9.png|mini|446x446px|zentriert]]

Fehlerquellen:

# Ungenaues Ablesen der Auslenkung
# Messungenauigkeit des Kraftmessers

Messung Frequenz in Abhängigkeit der Länge:
[[Datei:B11.png|mini|493x493px|zentriert]]
In dem FFT-Spektrum bzw. Klangbild konnte konsistent für jede Länge nur die Frequenz der ersten beiden Moden ermittelt werden, da Übertöne und die restlichen Moden nicht konsistent über jede Länge eindeutig genug ablesbar gewesen sind.
Auf der Y-Achse ist die Frequenz in $$Hz$$ abgebildet und auf der X-Achse die Länge $$L$$ in $$m$$.

Der Rote Graph stellt dabei $$f_2$$ und der blaue $$f_1$$ dar.

Fehlerquellen:

# Hintergrundgeräusche welche das ablesen der restlichen Frequenzen erschweren.
# Reibung an der Klemmstelle zwischen Lineal und Tisch
==Fazit==
Zusammengefasst war definitiv eine antiproportionale Korrelation zwischen Länge und Frequenz erkennbar, was laut der Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E I}{\rho A$$

auch erwartbar gewesen ist. Genauer war eine exponentielle Verringerung der Frequenz vorhanden ($$f_n\propto \frac{1}{L^2}$$).

==Erfolge==
Teilnahme am Be-GYPT.
==Quellen==
[Q1]: https://www.youtube.com/watch?v=ns5nHKBJiGg

[Q2]: https://www.youtube.com/watch?v=PYEsHvezfRY

[Q3]: https://www.researchgate.net/publication/266608335_Evaluation_of_sensor_technologies_for_the_rulers_a_kalimba-like_digital_musical_instrument

[Q4]: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/329530

[Q5]: https://www.ingridscience.ca/node/497

[Q6]: https://emweb.unl.edu/mechanics-pages/scott-whitney/325hweb/beams.htm

[Q7]: https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory

Singing Ruler

2026-06-16T18:15:58Z

GeorgiosW:

==Thema==
Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.
[[Datei:Skizze2.png|zentriert|mini]]

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$
==Theorie==
Untersucht werden sollte der charakteristische Sound in Abhängigkeit relevanter Parameter, dabei zeichnet den charakteristischen Sound sein Klangspektrum aus (Frequenzen) und die Lautstärke des entstehenden Tones. In meinem Fall wurde untersucht wie das Parameter "Länge" die Frequenzen beeinflusst. Benutzt wurde dazu folgende Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho $$

$$f_n$$ ist dabei die Frequenz für die Mode $$n$$

Parametererklärung:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient:
Die sichtbare Bewegung des Lineals (Kragbalken) setzt sich aus mehreren verschiedenen Bewegungen mit individueller Frequenz zusammen, diese "Bewegungen" beschreiben jeweils eine Mode wobei die erste Mode bzw. die Grundfrequenz am stärksten angeregt wird, da durch sie am wenigsten Energie dem System verloren geht. Jede Mode besitzt somit ihren eigenen dimensionslosen Moden-Koeffizient (1,875; 4,694, 7,855 etc.).
[[Datei:Moden.png|links|mini]]

Dabei ist $$f_1$$ die Grundfrequenz ,$$f_2$$ die Frequenz der 2. Mode ,$$f_3$$ die Frequenz der 3.Mode usw.

Jede Mode besitzt außerdem Obertöne welche Vielfache der Frequenz sind für $$f_1$$ währe somit der erste Oberton $$2f_1$$

$$L$$=Länge in $$m$$:

Dies ist die Länge des frei schwingenden Teils des Lineals.

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$:

Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit des Lineals, da das E-Modul proportional in die Frequenz eingeht bedeutet ein höheres E-Modul eine höhere Frequenz.

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$:

Dies ist die Dichte des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Dichte eine niedrigere Frequenz.

$$h$$=Höhe in $$m$$:
Die Höhe beschreibt die Dicke des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Höhe eine niedrigere Frequenz
[[Datei:Lineal Skizze.png|links|mini]]

Entstehung des charakteristischen Sounds:
[[Datei:B2.png|links|mini|420x420px]]
Im Ruhezustand bewirkt das Lineal, da es sich nicht bewegt, keinen Druck und somit Schall.

[[Datei:B3.png|links|mini|419x419px]]

Laut Hooke's Gesetz führt das Auslenken des Lineals um eine Strecke x zu einer Kraft $$F$$ in entgegengesetzte Richtung, dies bewirkt die Bewegung des Lineals wobei durch Massenträgheit das Lineal abwechselnd die Ruhelage passiert und anschließend oben bzw. unten kurzzeitig stehen bleibt.

Während das Lineal sich bewegt drückt es die Luftmoleküle vor sich zusammen wodurch Druck entsteht. Dadurch stoßen sich die Luftmoleküle voneinander ab, wodurch ein Impuls in Form einer Schallwelle sich ausbreitet. Diese Schallwelle enthält dabei verschiedenste Frequenzen die unterschiedlich stark angeregt werden.[[Datei:B4.png|links|mini|398x398px]]

==Aufbau==
[[Datei:B6.png|links|mini|445x445px]]
Grundsätzlich bestand der Aufbau aus einem Tisch and dem das Lineal mit einer Tischklemme festgeklemmt wurde. Außerdem wurde ein Mikrofon möglichst nah am Lineal platziert.
[[Datei:B7.jpg|mini|384x384px]]

Mit dem hier gezeigten Aufbau wurde das Frequenzspektrum gemessen und somit die Frequenzen $$f_1$$ etc.pp. bestimmt.

Das E-Modul des Lineals wurde mit folgendem Versuchsaufbau experimentell ermittelt:
[[Datei:B8.jpg|links|mini|340x340px]]

$$E=\frac{F L^3}{3I \Delta x}$$

Wie man sieht wird das E-Modul von der von oben (Kraftmesser) angewendeten Kraft $$f$$, der Länge $$L$$, dem Flächenträgheitsmoment $$I$$ ($$I=\frac{bh^3}{12}$$), sowie der Auslenkung $$x$$ beeinflusst und ist somit für jede Länge spezifisch.

.

==Daten==
Da das E-Modul längenspezifisch ist, wurde für 4 Längen je 4 Auslenkungen die dazugehörigen Kraftwerte bestimmt (blau) und mit dem theoretischen Fit (rot) in den Graphen eingezeichnet. Auf der Y-Achse ist die Kraft $$F$$ in $$N$$ und auf der X-Achse die Auslenkung $$\delta x$$ in cm.
[[Datei:B9.png|links|mini|446x446px]]

Fehlerquellen:

# Ungenaues Ablesen der Auslenkung
# Messungenauigkeit des Kraftmessers

[[Datei:B11.png|links|mini|493x493px]]
In dem FFT-Spektrum bzw. Klangbild konnte konsistent für jede Länge nur die Frequenz der ersten beiden Moden ermittelt werden, da Übertöne und die restlichen Moden nicht konsistent über jede Länge eindeutig genug ablesbar gewesen sind.
Auf der Y-Achse ist die Frequenz in $$Hz$$ abgebildet und auf der X-Achse die Länge $$L$$ in $$m$$.

Der Rote Graph stellt dabei $$f_2$$ und der blaue $$f_1$$ dar.

Fehlerquellen:

# Hintergrundgeräusche welche das ablesen der restlichen Frequenzen erschweren.
# Reibung an der Klemmstelle zwischen Lineal und Tisch

.

==Fazit==
Zusammengefasst war definitiv eine antiproportionale Korrelation zwischen Länge und Frequenz erkennbar, was laut der Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E I}{\rho A$$

auch erwartbar gewesen ist. Genauer war eine exponentielle Verringerung der Frequenz vorhanden ($$f_n\propto \frac{1}{L^2}$$).

==Erfolge==
Teilnahme am Be-GYPT.
==Quellen==
[Q1]: https://www.youtube.com/watch?v=ns5nHKBJiGg

[Q2]: https://www.youtube.com/watch?v=PYEsHvezfRY

[Q3]: https://www.researchgate.net/publication/266608335_Evaluation_of_sensor_technologies_for_the_rulers_a_kalimba-like_digital_musical_instrument

[Q4]: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/329530

[Q5]: https://www.ingridscience.ca/node/497

[Q6]: https://emweb.unl.edu/mechanics-pages/scott-whitney/325hweb/beams.htm

[Q7]: https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory

Singing Ruler

2026-06-16T18:09:44Z

GeorgiosW:

==Thema==
Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.
[[Datei:Skizze2.png|links|mini]]

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$
==Theorie==
Untersucht werden sollte der charakteristische Sound in Abhängigkeit relevanter Parameter, dabei zeichnet den charakteristischen Sound sein Klangspektrum aus (Frequenzen) und die Lautstärke des entstehenden Tones. In meinem Fall wurde untersucht wie das Parameter "Länge" die Frequenzen beeinflusst. Benutzt wurde dazu folgende Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho $$

$$f_n$$ ist dabei die Frequenz für die Mode $$n$$

Parametererklärung:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient:
Die sichtbare Bewegung des Lineals (Kragbalken) setzt sich aus mehreren verschiedenen Bewegungen mit individueller Frequenz zusammen, diese "Bewegungen" beschreiben jeweils eine Mode wobei die erste Mode bzw. die Grundfrequenz am stärksten angeregt wird, da durch sie am wenigsten Energie dem System verloren geht. Jede Mode besitzt somit ihren eigenen dimensionslosen Moden-Koeffizient (1,875; 4,694, 7,855 etc.).
[[Datei:Moden.png|links|mini]]

Dabei ist $$f_1$$ die Grundfrequenz ,$$f_2$$ die Frequenz der 2. Mode ,$$f_3$$ die Frequenz der 3.Mode usw.

Jede Mode besitzt außerdem Obertöne welche Vielfache der Frequenz sind für $$f_1$$ währe somit der erste Oberton $$2f_1$$

$$L$$=Länge in $$m$$:

Dies ist die Länge des frei schwingenden Teils des Lineals.

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$:

Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit des Lineals, da das E-Modul proportional in die Frequenz eingeht bedeutet ein höheres E-Modul eine höhere Frequenz.

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$:

Dies ist die Dichte des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Dichte eine niedrigere Frequenz.

$$h$$=Höhe in $$m$$:
Die Höhe beschreibt die Dicke des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Höhe eine niedrigere Frequenz
[[Datei:Lineal Skizze.png|links|mini]]

Entstehung des charakteristischen Sounds:
[[Datei:B2.png|links|mini|420x420px]]
Im Ruhezustand bewirkt das Lineal, da es sich nicht bewegt, keinen Druck und somit Schall.

[[Datei:B3.png|links|mini|419x419px]]

Laut Hooke's Gesetz führt das Auslenken des Lineals um eine Strecke x zu einer Kraft $$F$$ in entgegengesetzte Richtung, dies bewirkt die Bewegung des Lineals wobei durch Massenträgheit das Lineal abwechselnd die Ruhelage passiert und anschließend oben bzw. unten kurzzeitig stehen bleibt.

Während das Lineal sich bewegt drückt es die Luftmoleküle vor sich zusammen wodurch Druck entsteht. Dadurch stoßen sich die Luftmoleküle voneinander ab, wodurch ein Impuls in Form einer Schallwelle sich ausbreitet. Diese Schallwelle enthält dabei verschiedenste Frequenzen die unterschiedlich stark angeregt werden.[[Datei:B4.png|links|mini|398x398px]]

==Aufbau==
[[Datei:B6.png|links|mini|445x445px]]
Grundsätzlich bestand der Aufbau aus einem Tisch and dem das Lineal mit einer Tischklemme festgeklemmt wurde. Außerdem wurde ein Mikrofon möglichst nah am Lineal platziert.
[[Datei:B7.jpg|mini|384x384px]]

Mit dem hier gezeigten Aufbau wurde das Frequenzspektrum gemessen und somit die Frequenzen $$f_1$$ etc.pp. bestimmt.

Das E-Modul des Lineals wurde mit folgendem Versuchsaufbau experimentell ermittelt:
[[Datei:B8.jpg|links|mini|340x340px]]

$$E=\frac{F L^3}{3I \Delta x}$$

Wie man sieht wird das E-Modul von der von oben (Kraftmesser) angewendeten Kraft $$f$$, der Länge $$L$$, dem Flächenträgheitsmoment $$I$$ ($$I=\frac{bh^3}{12}$$), sowie der Auslenkung $$x$$ beeinflusst und ist somit für jede Länge spezifisch.

.

==Daten==
Da das E-Modul längenspezifisch ist, wurde für 4 Längen je 4 Auslenkungen die dazugehörigen Kraftwerte bestimmt (blau) und mit dem theoretischen Fit (rot) in den Graphen eingezeichnet. Auf der Y-Achse ist die Kraft $$F$$ in $$N$$ und auf der X-Achse die Auslenkung $$\delta x$$ in cm.
[[Datei:B9.png|links|mini|446x446px]]

Fehlerquellen:

# Ungenaues Ablesen der Auslenkung
# Messungenauigkeit des Kraftmessers

[[Datei:B11.png|links|mini|493x493px]]
In dem FFT-Spektrum bzw. Klangbild konnte konsistent für jede Länge nur die Frequenz der ersten beiden Moden ermittelt werden, da Übertöne und die restlichen Moden nicht konsistent über jede Länge eindeutig genug ablesbar gewesen sind.
Auf der Y-Achse ist die Frequenz in $$Hz$$ abgebildet und auf der X-Achse die Länge $$L$$ in $$m$$.

Der Rote Graph stellt dabei $$f_2$$ und der blaue $$f_1$$ dar.

Fehlerquellen:

# Hintergrundgeräusche welche das ablesen der restlichen Frequenzen erschweren.
# Reibung an der Klemmstelle zwischen Lineal und Tisch

.

==Fazit==
Zusammengefasst war definitiv eine antiproportionale Korrelation zwischen Länge und Frequenz erkennbar, was laut der Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E I}{\rho A$$

auch erwartbar gewesen ist. Genauer war eine exponentielle Verringerung der Frequenz vorhanden ($$f_n\propto \frac{1}{L^2}$$).

==Erfolge==
Teilnahme am Be-GYPT.
==Quellen==
[Q1]: https://www.youtube.com/watch?v=ns5nHKBJiGg

[Q2]: https://www.youtube.com/watch?v=PYEsHvezfRY

[Q3]: https://www.researchgate.net/publication/266608335_Evaluation_of_sensor_technologies_for_the_rulers_a_kalimba-like_digital_musical_instrument

[Q4]: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/329530

[Q5]: https://www.ingridscience.ca/node/497

[Q6]: https://emweb.unl.edu/mechanics-pages/scott-whitney/325hweb/beams.htm

[Q7]: https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory

Singing Ruler

2026-06-16T18:08:32Z

GeorgiosW:

==Thema==
Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.
[[Datei:Skizze2.png|links|mini]]

.

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$
==Theorie==
Untersucht werden sollte der charakteristische Sound in Abhängigkeit relevanter Parameter, dabei zeichnet den charakteristischen Sound sein Klangspektrum aus (Frequenzen) und die Lautstärke des entstehenden Tones. In meinem Fall wurde untersucht wie das Parameter "Länge" die Frequenzen beeinflusst. Benutzt wurde dazu folgende Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho $$

$$f_n$$ ist dabei die Frequenz für die Mode $$n$$

Parametererklärung:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient:
Die sichtbare Bewegung des Lineals (Kragbalken) setzt sich aus mehreren verschiedenen Bewegungen mit individueller Frequenz zusammen, diese "Bewegungen" beschreiben jeweils eine Mode wobei die erste Mode bzw. die Grundfrequenz am stärksten angeregt wird, da durch sie am wenigsten Energie dem System verloren geht. Jede Mode besitzt somit ihren eigenen dimensionslosen Moden-Koeffizient (1,875; 4,694, 7,855 etc.).
[[Datei:Moden.png|links|mini]]

Dabei ist $$f_1$$ die Grundfrequenz ,$$f_2$$ die Frequenz der 2. Mode ,$$f_3$$ die Frequenz der 3.Mode usw.

Jede Mode besitzt außerdem Obertöne welche Vielfache der Frequenz sind für $$f_1$$ währe somit der erste Oberton $$2f_1$$

$$L$$=Länge in $$m$$:

Dies ist die Länge des frei schwingenden Teils des Lineals.

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$:

Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit des Lineals, da das E-Modul proportional in die Frequenz eingeht bedeutet ein höheres E-Modul eine höhere Frequenz.

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$:

Dies ist die Dichte des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Dichte eine niedrigere Frequenz.

$$h$$=Höhe in $$m$$:
Die Höhe beschreibt die Dicke des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Höhe eine niedrigere Frequenz
[[Datei:Lineal Skizze.png|links|mini]]

Entstehung des charakteristischen Sounds:
[[Datei:B2.png|links|mini|420x420px]]
Im Ruhezustand bewirkt das Lineal, da es sich nicht bewegt, keinen Druck und somit Schall.

[[Datei:B3.png|links|mini|419x419px]]

Laut Hooke's Gesetz führt das Auslenken des Lineals um eine Strecke x zu einer Kraft $$F$$ in entgegengesetzte Richtung, dies bewirkt die Bewegung des Lineals wobei durch Massenträgheit das Lineal abwechselnd die Ruhelage passiert und anschließend oben bzw. unten kurzzeitig stehen bleibt.

Während das Lineal sich bewegt drückt es die Luftmoleküle vor sich zusammen wodurch Druck entsteht. Dadurch stoßen sich die Luftmoleküle voneinander ab, wodurch ein Impuls in Form einer Schallwelle sich ausbreitet. Diese Schallwelle enthält dabei verschiedenste Frequenzen die unterschiedlich stark angeregt werden.[[Datei:B4.png|links|mini|398x398px]]

==Aufbau==
[[Datei:B6.png|links|mini|445x445px]]
Grundsätzlich bestand der Aufbau aus einem Tisch and dem das Lineal mit einer Tischklemme festgeklemmt wurde. Außerdem wurde ein Mikrofon möglichst nah am Lineal platziert.
[[Datei:B7.jpg|mini|384x384px]]

Mit dem hier gezeigten Aufbau wurde das Frequenzspektrum gemessen und somit die Frequenzen $$f_1$$ etc.pp. bestimmt.

Das E-Modul des Lineals wurde mit folgendem Versuchsaufbau experimentell ermittelt:
[[Datei:B8.jpg|links|mini|340x340px]]

$$E=\frac{F L^3}{3I \Delta x}$$

Wie man sieht wird das E-Modul von der von oben (Kraftmesser) angewendeten Kraft $$f$$, der Länge $$L$$, dem Flächenträgheitsmoment $$I$$ ($$I=\frac{bh^3}{12}$$), sowie der Auslenkung $$x$$ beeinflusst und ist somit für jede Länge spezifisch.

.

==Daten==
Da das E-Modul längenspezifisch ist, wurde für 4 Längen je 4 Auslenkungen die dazugehörigen Kraftwerte bestimmt (blau) und mit dem theoretischen Fit (rot) in den Graphen eingezeichnet. Auf der Y-Achse ist die Kraft $$F$$ in $$N$$ und auf der X-Achse die Auslenkung $$\delta x$$ in cm.
[[Datei:B9.png|links|mini|446x446px]]

Fehlerquellen:

# Ungenaues Ablesen der Auslenkung
# Messungenauigkeit des Kraftmessers

[[Datei:B11.png|links|mini|493x493px]]
In dem FFT-Spektrum bzw. Klangbild konnte konsistent für jede Länge nur die Frequenz der ersten beiden Moden ermittelt werden, da Übertöne und die restlichen Moden nicht konsistent über jede Länge eindeutig genug ablesbar gewesen sind.
Auf der Y-Achse ist die Frequenz in $$Hz$$ abgebildet und auf der X-Achse die Länge $$L$$ in $$m$$.

Der Rote Graph stellt dabei $$f_2$$ und der blaue $$f_1$$ dar.

Fehlerquellen:

# Hintergrundgeräusche welche das ablesen der restlichen Frequenzen erschweren.
# Reibung an der Klemmstelle zwischen Lineal und Tisch

.

==Fazit==
Zusammengefasst war definitiv eine antiproportionale Korrelation zwischen Länge und Frequenz erkennbar, was laut der Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E I}{\rho A$$

auch erwartbar gewesen ist. Genauer war eine exponentielle Verringerung der Frequenz vorhanden ($$f_n\propto \frac{1}{L^2}$$).

==Erfolge==
Teilnahme am Be-GYPT.
==Quellen==
[Q1]: https://www.youtube.com/watch?v=ns5nHKBJiGg

[Q2]: https://www.youtube.com/watch?v=PYEsHvezfRY

[Q3]: https://www.researchgate.net/publication/266608335_Evaluation_of_sensor_technologies_for_the_rulers_a_kalimba-like_digital_musical_instrument

[Q4]: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/329530

[Q5]: https://www.ingridscience.ca/node/497

[Q6]: https://emweb.unl.edu/mechanics-pages/scott-whitney/325hweb/beams.htm

[Q7]: https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory

Singing Ruler

2026-06-16T18:08:23Z

GeorgiosW:

==Thema==
Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.
[[Datei:Skizze2.png|links|mini]]

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$
==Theorie==
Untersucht werden sollte der charakteristische Sound in Abhängigkeit relevanter Parameter, dabei zeichnet den charakteristischen Sound sein Klangspektrum aus (Frequenzen) und die Lautstärke des entstehenden Tones. In meinem Fall wurde untersucht wie das Parameter "Länge" die Frequenzen beeinflusst. Benutzt wurde dazu folgende Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho $$

$$f_n$$ ist dabei die Frequenz für die Mode $$n$$

Parametererklärung:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient:
Die sichtbare Bewegung des Lineals (Kragbalken) setzt sich aus mehreren verschiedenen Bewegungen mit individueller Frequenz zusammen, diese "Bewegungen" beschreiben jeweils eine Mode wobei die erste Mode bzw. die Grundfrequenz am stärksten angeregt wird, da durch sie am wenigsten Energie dem System verloren geht. Jede Mode besitzt somit ihren eigenen dimensionslosen Moden-Koeffizient (1,875; 4,694, 7,855 etc.).
[[Datei:Moden.png|links|mini]]

Dabei ist $$f_1$$ die Grundfrequenz ,$$f_2$$ die Frequenz der 2. Mode ,$$f_3$$ die Frequenz der 3.Mode usw.

Jede Mode besitzt außerdem Obertöne welche Vielfache der Frequenz sind für $$f_1$$ währe somit der erste Oberton $$2f_1$$

$$L$$=Länge in $$m$$:

Dies ist die Länge des frei schwingenden Teils des Lineals.

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$:

Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit des Lineals, da das E-Modul proportional in die Frequenz eingeht bedeutet ein höheres E-Modul eine höhere Frequenz.

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$:

Dies ist die Dichte des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Dichte eine niedrigere Frequenz.

$$h$$=Höhe in $$m$$:
Die Höhe beschreibt die Dicke des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Höhe eine niedrigere Frequenz
[[Datei:Lineal Skizze.png|links|mini]]

Entstehung des charakteristischen Sounds:
[[Datei:B2.png|links|mini|420x420px]]
Im Ruhezustand bewirkt das Lineal, da es sich nicht bewegt, keinen Druck und somit Schall.

[[Datei:B3.png|links|mini|419x419px]]

Laut Hooke's Gesetz führt das Auslenken des Lineals um eine Strecke x zu einer Kraft $$F$$ in entgegengesetzte Richtung, dies bewirkt die Bewegung des Lineals wobei durch Massenträgheit das Lineal abwechselnd die Ruhelage passiert und anschließend oben bzw. unten kurzzeitig stehen bleibt.

Während das Lineal sich bewegt drückt es die Luftmoleküle vor sich zusammen wodurch Druck entsteht. Dadurch stoßen sich die Luftmoleküle voneinander ab, wodurch ein Impuls in Form einer Schallwelle sich ausbreitet. Diese Schallwelle enthält dabei verschiedenste Frequenzen die unterschiedlich stark angeregt werden.[[Datei:B4.png|links|mini|398x398px]]

==Aufbau==
[[Datei:B6.png|links|mini|445x445px]]
Grundsätzlich bestand der Aufbau aus einem Tisch and dem das Lineal mit einer Tischklemme festgeklemmt wurde. Außerdem wurde ein Mikrofon möglichst nah am Lineal platziert.
[[Datei:B7.jpg|mini|384x384px]]

Mit dem hier gezeigten Aufbau wurde das Frequenzspektrum gemessen und somit die Frequenzen $$f_1$$ etc.pp. bestimmt.

Das E-Modul des Lineals wurde mit folgendem Versuchsaufbau experimentell ermittelt:
[[Datei:B8.jpg|links|mini|340x340px]]

$$E=\frac{F L^3}{3I \Delta x}$$

Wie man sieht wird das E-Modul von der von oben (Kraftmesser) angewendeten Kraft $$f$$, der Länge $$L$$, dem Flächenträgheitsmoment $$I$$ ($$I=\frac{bh^3}{12}$$), sowie der Auslenkung $$x$$ beeinflusst und ist somit für jede Länge spezifisch.

.

==Daten==
Da das E-Modul längenspezifisch ist, wurde für 4 Längen je 4 Auslenkungen die dazugehörigen Kraftwerte bestimmt (blau) und mit dem theoretischen Fit (rot) in den Graphen eingezeichnet. Auf der Y-Achse ist die Kraft $$F$$ in $$N$$ und auf der X-Achse die Auslenkung $$\delta x$$ in cm.
[[Datei:B9.png|links|mini|446x446px]]

Fehlerquellen:

# Ungenaues Ablesen der Auslenkung
# Messungenauigkeit des Kraftmessers

[[Datei:B11.png|links|mini|493x493px]]
In dem FFT-Spektrum bzw. Klangbild konnte konsistent für jede Länge nur die Frequenz der ersten beiden Moden ermittelt werden, da Übertöne und die restlichen Moden nicht konsistent über jede Länge eindeutig genug ablesbar gewesen sind.
Auf der Y-Achse ist die Frequenz in $$Hz$$ abgebildet und auf der X-Achse die Länge $$L$$ in $$m$$.

Der Rote Graph stellt dabei $$f_2$$ und der blaue $$f_1$$ dar.

Fehlerquellen:

# Hintergrundgeräusche welche das ablesen der restlichen Frequenzen erschweren.
# Reibung an der Klemmstelle zwischen Lineal und Tisch

.

==Fazit==
Zusammengefasst war definitiv eine antiproportionale Korrelation zwischen Länge und Frequenz erkennbar, was laut der Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E I}{\rho A$$

auch erwartbar gewesen ist. Genauer war eine exponentielle Verringerung der Frequenz vorhanden ($$f_n\propto \frac{1}{L^2}$$).

==Erfolge==
Teilnahme am Be-GYPT.
==Quellen==
[Q1]: https://www.youtube.com/watch?v=ns5nHKBJiGg

[Q2]: https://www.youtube.com/watch?v=PYEsHvezfRY

[Q3]: https://www.researchgate.net/publication/266608335_Evaluation_of_sensor_technologies_for_the_rulers_a_kalimba-like_digital_musical_instrument

[Q4]: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/329530

[Q5]: https://www.ingridscience.ca/node/497

[Q6]: https://emweb.unl.edu/mechanics-pages/scott-whitney/325hweb/beams.htm

[Q7]: https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory

Singing Ruler

2026-06-16T18:07:34Z

GeorgiosW:

==Thema==
Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.
[[Datei:Skizze2.png|links|mini|432x432px]]

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$
==Theorie==
Untersucht werden sollte der charakteristische Sound in Abhängigkeit relevanter Parameter, dabei zeichnet den charakteristischen Sound sein Klangspektrum aus (Frequenzen) und die Lautstärke des entstehenden Tones. In meinem Fall wurde untersucht wie das Parameter "Länge" die Frequenzen beeinflusst. Benutzt wurde dazu folgende Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho $$

$$f_n$$ ist dabei die Frequenz für die Mode $$n$$

Parametererklärung:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient:
Die sichtbare Bewegung des Lineals (Kragbalken) setzt sich aus mehreren verschiedenen Bewegungen mit individueller Frequenz zusammen, diese "Bewegungen" beschreiben jeweils eine Mode wobei die erste Mode bzw. die Grundfrequenz am stärksten angeregt wird, da durch sie am wenigsten Energie dem System verloren geht. Jede Mode besitzt somit ihren eigenen dimensionslosen Moden-Koeffizient (1,875; 4,694, 7,855 etc.).
[[Datei:Moden.png|links|mini]]

Dabei ist $$f_1$$ die Grundfrequenz ,$$f_2$$ die Frequenz der 2. Mode ,$$f_3$$ die Frequenz der 3.Mode usw.

Jede Mode besitzt außerdem Obertöne welche Vielfache der Frequenz sind für $$f_1$$ währe somit der erste Oberton $$2f_1$$

$$L$$=Länge in $$m$$:

Dies ist die Länge des frei schwingenden Teils des Lineals.

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$:

Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit des Lineals, da das E-Modul proportional in die Frequenz eingeht bedeutet ein höheres E-Modul eine höhere Frequenz.

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$:

Dies ist die Dichte des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Dichte eine niedrigere Frequenz.

$$h$$=Höhe in $$m$$:
Die Höhe beschreibt die Dicke des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Höhe eine niedrigere Frequenz
[[Datei:Lineal Skizze.png|links|mini]]

Entstehung des charakteristischen Sounds:
[[Datei:B2.png|links|mini|420x420px]]
Im Ruhezustand bewirkt das Lineal, da es sich nicht bewegt, keinen Druck und somit Schall.

[[Datei:B3.png|links|mini|419x419px]]

Laut Hooke's Gesetz führt das Auslenken des Lineals um eine Strecke x zu einer Kraft $$F$$ in entgegengesetzte Richtung, dies bewirkt die Bewegung des Lineals wobei durch Massenträgheit das Lineal abwechselnd die Ruhelage passiert und anschließend oben bzw. unten kurzzeitig stehen bleibt.

Während das Lineal sich bewegt drückt es die Luftmoleküle vor sich zusammen wodurch Druck entsteht. Dadurch stoßen sich die Luftmoleküle voneinander ab, wodurch ein Impuls in Form einer Schallwelle sich ausbreitet. Diese Schallwelle enthält dabei verschiedenste Frequenzen die unterschiedlich stark angeregt werden.[[Datei:B4.png|links|mini|398x398px]]

==Aufbau==
[[Datei:B6.png|links|mini|445x445px]]
Grundsätzlich bestand der Aufbau aus einem Tisch and dem das Lineal mit einer Tischklemme festgeklemmt wurde. Außerdem wurde ein Mikrofon möglichst nah am Lineal platziert.
[[Datei:B7.jpg|mini|384x384px]]

Mit dem hier gezeigten Aufbau wurde das Frequenzspektrum gemessen und somit die Frequenzen $$f_1$$ etc.pp. bestimmt.

Das E-Modul des Lineals wurde mit folgendem Versuchsaufbau experimentell ermittelt:
[[Datei:B8.jpg|links|mini|340x340px]]

$$E=\frac{F L^3}{3I \Delta x}$$

Wie man sieht wird das E-Modul von der von oben (Kraftmesser) angewendeten Kraft $$f$$, der Länge $$L$$, dem Flächenträgheitsmoment $$I$$ ($$I=\frac{bh^3}{12}$$), sowie der Auslenkung $$x$$ beeinflusst und ist somit für jede Länge spezifisch.

.

==Daten==
Da das E-Modul längenspezifisch ist, wurde für 4 Längen je 4 Auslenkungen die dazugehörigen Kraftwerte bestimmt (blau) und mit dem theoretischen Fit (rot) in den Graphen eingezeichnet. Auf der Y-Achse ist die Kraft $$F$$ in $$N$$ und auf der X-Achse die Auslenkung $$\delta x$$ in cm.
[[Datei:B9.png|links|mini|446x446px]]

Fehlerquellen:

# Ungenaues Ablesen der Auslenkung
# Messungenauigkeit des Kraftmessers

[[Datei:B11.png|links|mini|493x493px]]
In dem FFT-Spektrum bzw. Klangbild konnte konsistent für jede Länge nur die Frequenz der ersten beiden Moden ermittelt werden, da Übertöne und die restlichen Moden nicht konsistent über jede Länge eindeutig genug ablesbar gewesen sind.
Auf der Y-Achse ist die Frequenz in $$Hz$$ abgebildet und auf der X-Achse die Länge $$L$$ in $$m$$.

Der Rote Graph stellt dabei $$f_2$$ und der blaue $$f_1$$ dar.

Fehlerquellen:

# Hintergrundgeräusche welche das ablesen der restlichen Frequenzen erschweren.
# Reibung an der Klemmstelle zwischen Lineal und Tisch

.

==Fazit==
Zusammengefasst war definitiv eine antiproportionale Korrelation zwischen Länge und Frequenz erkennbar, was laut der Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E I}{\rho A$$

auch erwartbar gewesen ist. Genauer war eine exponentielle Verringerung der Frequenz vorhanden ($$f_n\propto \frac{1}{L^2}$$).

==Erfolge==
Teilnahme am Be-GYPT.
==Quellen==
[Q1]: https://www.youtube.com/watch?v=ns5nHKBJiGg

[Q2]: https://www.youtube.com/watch?v=PYEsHvezfRY

[Q3]: https://www.researchgate.net/publication/266608335_Evaluation_of_sensor_technologies_for_the_rulers_a_kalimba-like_digital_musical_instrument

[Q4]: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/329530

[Q5]: https://www.ingridscience.ca/node/497

[Q6]: https://emweb.unl.edu/mechanics-pages/scott-whitney/325hweb/beams.htm

[Q7]: https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory

Singing Ruler

2026-06-16T18:07:08Z

GeorgiosW:

==Thema==
Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.
[[Datei:Skizze2.png|links|mini]]

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$
==Theorie==
Untersucht werden sollte der charakteristische Sound in Abhängigkeit relevanter Parameter, dabei zeichnet den charakteristischen Sound sein Klangspektrum aus (Frequenzen) und die Lautstärke des entstehenden Tones. In meinem Fall wurde untersucht wie das Parameter "Länge" die Frequenzen beeinflusst. Benutzt wurde dazu folgende Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho $$

$$f_n$$ ist dabei die Frequenz für die Mode $$n$$

Parametererklärung:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient:
Die sichtbare Bewegung des Lineals (Kragbalken) setzt sich aus mehreren verschiedenen Bewegungen mit individueller Frequenz zusammen, diese "Bewegungen" beschreiben jeweils eine Mode wobei die erste Mode bzw. die Grundfrequenz am stärksten angeregt wird, da durch sie am wenigsten Energie dem System verloren geht. Jede Mode besitzt somit ihren eigenen dimensionslosen Moden-Koeffizient (1,875; 4,694, 7,855 etc.).
[[Datei:Moden.png|links|mini]]

Dabei ist $$f_1$$ die Grundfrequenz ,$$f_2$$ die Frequenz der 2. Mode ,$$f_3$$ die Frequenz der 3.Mode usw.

Jede Mode besitzt außerdem Obertöne welche Vielfache der Frequenz sind für $$f_1$$ währe somit der erste Oberton $$2f_1$$

$$L$$=Länge in $$m$$:

Dies ist die Länge des frei schwingenden Teils des Lineals.

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$:

Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit des Lineals, da das E-Modul proportional in die Frequenz eingeht bedeutet ein höheres E-Modul eine höhere Frequenz.

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$:

Dies ist die Dichte des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Dichte eine niedrigere Frequenz.

$$h$$=Höhe in $$m$$:
Die Höhe beschreibt die Dicke des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Höhe eine niedrigere Frequenz
[[Datei:Lineal Skizze.png|links|mini]]

Entstehung des charakteristischen Sounds:
[[Datei:B2.png|links|mini|420x420px]]
Im Ruhezustand bewirkt das Lineal, da es sich nicht bewegt, keinen Druck und somit Schall.

[[Datei:B3.png|links|mini|419x419px]]

Laut Hooke's Gesetz führt das Auslenken des Lineals um eine Strecke x zu einer Kraft $$F$$ in entgegengesetzte Richtung, dies bewirkt die Bewegung des Lineals wobei durch Massenträgheit das Lineal abwechselnd die Ruhelage passiert und anschließend oben bzw. unten kurzzeitig stehen bleibt.

Während das Lineal sich bewegt drückt es die Luftmoleküle vor sich zusammen wodurch Druck entsteht. Dadurch stoßen sich die Luftmoleküle voneinander ab, wodurch ein Impuls in Form einer Schallwelle sich ausbreitet. Diese Schallwelle enthält dabei verschiedenste Frequenzen die unterschiedlich stark angeregt werden.[[Datei:B4.png|links|mini|398x398px]]

==Aufbau==
[[Datei:B6.png|links|mini|445x445px]]
Grundsätzlich bestand der Aufbau aus einem Tisch and dem das Lineal mit einer Tischklemme festgeklemmt wurde. Außerdem wurde ein Mikrofon möglichst nah am Lineal platziert.
[[Datei:B7.jpg|mini|384x384px]]

Mit dem hier gezeigten Aufbau wurde das Frequenzspektrum gemessen und somit die Frequenzen $$f_1$$ etc.pp. bestimmt.

Das E-Modul des Lineals wurde mit folgendem Versuchsaufbau experimentell ermittelt:
[[Datei:B8.jpg|links|mini|340x340px]]

$$E=\frac{F L^3}{3I \Delta x}$$

Wie man sieht wird das E-Modul von der von oben (Kraftmesser) angewendeten Kraft $$f$$, der Länge $$L$$, dem Flächenträgheitsmoment $$I$$ ($$I=\frac{bh^3}{12}$$), sowie der Auslenkung $$x$$ beeinflusst und ist somit für jede Länge spezifisch.

.

==Daten==
Da das E-Modul längenspezifisch ist, wurde für 4 Längen je 4 Auslenkungen die dazugehörigen Kraftwerte bestimmt (blau) und mit dem theoretischen Fit (rot) in den Graphen eingezeichnet. Auf der Y-Achse ist die Kraft $$F$$ in $$N$$ und auf der X-Achse die Auslenkung $$\delta x$$ in cm.
[[Datei:B9.png|links|mini|446x446px]]

Fehlerquellen:

# Ungenaues Ablesen der Auslenkung
# Messungenauigkeit des Kraftmessers

[[Datei:B11.png|links|mini|493x493px]]
In dem FFT-Spektrum bzw. Klangbild konnte konsistent für jede Länge nur die Frequenz der ersten beiden Moden ermittelt werden, da Übertöne und die restlichen Moden nicht konsistent über jede Länge eindeutig genug ablesbar gewesen sind.
Auf der Y-Achse ist die Frequenz in $$Hz$$ abgebildet und auf der X-Achse die Länge $$L$$ in $$m$$.

Der Rote Graph stellt dabei $$f_2$$ und der blaue $$f_1$$ dar.

Fehlerquellen:

# Hintergrundgeräusche welche das ablesen der restlichen Frequenzen erschweren.
# Reibung an der Klemmstelle zwischen Lineal und Tisch

.

==Fazit==
Zusammengefasst war definitiv eine antiproportionale Korrelation zwischen Länge und Frequenz erkennbar, was laut der Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E I}{\rho A$$

auch erwartbar gewesen ist. Genauer war eine exponentielle Verringerung der Frequenz vorhanden ($$f_n\propto \frac{1}{L^2}$$).

==Erfolge==
Teilnahme am Be-GYPT.
==Quellen==
[Q1]: https://www.youtube.com/watch?v=ns5nHKBJiGg

[Q2]: https://www.youtube.com/watch?v=PYEsHvezfRY

[Q3]: https://www.researchgate.net/publication/266608335_Evaluation_of_sensor_technologies_for_the_rulers_a_kalimba-like_digital_musical_instrument

[Q4]: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/329530

[Q5]: https://www.ingridscience.ca/node/497

[Q6]: https://emweb.unl.edu/mechanics-pages/scott-whitney/325hweb/beams.htm

[Q7]: https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory

Singing Ruler

2026-06-16T18:05:13Z

GeorgiosW:

==Thema==
Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.
[[Datei:Skizze2.png|links|mini]]

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$
==Theorie==
Untersucht werden sollte der charakteristische Sound in Abhängigkeit relevanter Parameter, dabei zeichnet den charakteristischen Sound sein Klangspektrum aus (Frequenzen) und die Lautstärke des entstehenden Tones. In meinem Fall wurde untersucht wie das Parameter "Länge" die Frequenzen beeinflusst. Benutzt wurde dazu folgende Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho $$

$$f_n$$ ist dabei die Frequenz für die Mode $$n$$

Parametererklärung:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient:
Die sichtbare Bewegung des Lineals (Kragbalken) setzt sich aus mehreren verschiedenen Bewegungen mit individueller Frequenz zusammen, diese "Bewegungen" beschreiben jeweils eine Mode wobei die erste Mode bzw. die Grundfrequenz am stärksten angeregt wird, da durch sie am wenigsten Energie dem System verloren geht. Jede Mode besitzt somit ihren eigenen dimensionslosen Moden-Koeffizient (1,875; 4,694, 7,855 etc.).
[[Datei:Moden.png|links|mini]]

Dabei ist $$f_1$$ die Grundfrequenz ,$$f_2$$ die Frequenz der 2. Mode ,$$f_3$$ die Frequenz der 3.Mode usw.

Jede Mode besitzt außerdem Obertöne welche Vielfache der Frequenz sind für $$f_1$$ währe somit der erste Oberton $$2f_1$$

$$L$$=Länge in $$m$$:

Dies ist die Länge des frei schwingenden Teils des Lineals.

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$:

Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit des Lineals, da das E-Modul proportional in die Frequenz eingeht bedeutet ein höheres E-Modul eine höhere Frequenz.

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$:

Dies ist die Dichte des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Dichte eine niedrigere Frequenz.

$$h$$=Höhe in $$m$$:
Die Höhe beschreibt die Dicke des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Höhe eine niedrigere Frequenz
[[Datei:Lineal Skizze.png|links|mini]]

Entstehung des charakteristischen Sounds:
[[Datei:B2.png|links|mini|420x420px]]
Im Ruhezustand bewirkt das Lineal, da es sich nicht bewegt, keinen Druck und somit Schall.

[[Datei:B3.png|links|mini|419x419px]]

Laut Hooke's Gesetz führt das Auslenken des Lineals um eine Strecke x zu einer Kraft $$F$$ in entgegengesetzte Richtung, dies bewirkt die Bewegung des Lineals wobei durch Massenträgheit das Lineal abwechselnd die Ruhelage passiert und anschließend oben bzw. unten kurzzeitig stehen bleibt.

[[Datei:B4.png|links|mini|412x412px]]

Während das Lineal sich bewegt drückt es die Luftmoleküle vor sich zusammen wodurch Druck entsteht. Dadurch stoßen sich die Luftmoleküle voneinander ab, wodurch ein Impuls in Form einer Schallwelle sich ausbreitet. Diese Schallwelle enthält dabei verschiedenste Frequenzen die unterschiedlich stark angeregt werden.

.

==Aufbau==
[[Datei:B6.png|links|mini|445x445px]]
Grundsätzlich bestand der Aufbau aus einem Tisch and dem das Lineal mit einer Tischklemme festgeklemmt wurde. Außerdem wurde ein Mikrofon möglichst nah am Lineal platziert.
[[Datei:B7.jpg|mini|384x384px]]

Mit dem hier gezeigten Aufbau wurde das Frequenzspektrum gemessen und somit die Frequenzen $$f_1$$ etc.pp. bestimmt.

Das E-Modul des Lineals wurde mit folgendem Versuchsaufbau experimentell ermittelt:
[[Datei:B8.jpg|links|mini|340x340px]]

$$E=\frac{F L^3}{3I \Delta x}$$

Wie man sieht wird das E-Modul von der von oben (Kraftmesser) angewendeten Kraft $$f$$, der Länge $$L$$, dem Flächenträgheitsmoment $$I$$ ($$I=\frac{bh^3}{12}$$), sowie der Auslenkung $$x$$ beeinflusst und ist somit für jede Länge spezifisch.

.

==Daten==
Da das E-Modul längenspezifisch ist, wurde für 4 Längen je 4 Auslenkungen die dazugehörigen Kraftwerte bestimmt (blau) und mit dem theoretischen Fit (rot) in den Graphen eingezeichnet. Auf der Y-Achse ist die Kraft $$F$$ in $$N$$ und auf der X-Achse die Auslenkung $$\delta x$$ in cm.
[[Datei:B9.png|links|mini|446x446px]]

Fehlerquellen:

# Ungenaues Ablesen der Auslenkung
# Messungenauigkeit des Kraftmessers

[[Datei:B11.png|links|mini|493x493px]]
In dem FFT-Spektrum bzw. Klangbild konnte konsistent für jede Länge nur die Frequenz der ersten beiden Moden ermittelt werden, da Übertöne und die restlichen Moden nicht konsistent über jede Länge eindeutig genug ablesbar gewesen sind.
Auf der Y-Achse ist die Frequenz in $$Hz$$ abgebildet und auf der X-Achse die Länge $$L$$ in $$m$$.

Der Rote Graph stellt dabei $$f_2$$ und der blaue $$f_1$$ dar.

Fehlerquellen:

# Hintergrundgeräusche welche das ablesen der restlichen Frequenzen erschweren.
# Reibung an der Klemmstelle zwischen Lineal und Tisch

.

==Fazit==
Zusammengefasst war definitiv eine antiproportionale Korrelation zwischen Länge und Frequenz erkennbar, was laut der Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E I}{\rho A$$

auch erwartbar gewesen ist. Genauer war eine exponentielle Verringerung der Frequenz vorhanden ($$f_n\propto \frac{1}{L^2}$$).

==Erfolge==
Teilnahme am Be-GYPT.
==Quellen==
[Q1]: https://www.youtube.com/watch?v=ns5nHKBJiGg

[Q2]: https://www.youtube.com/watch?v=PYEsHvezfRY

[Q3]: https://www.researchgate.net/publication/266608335_Evaluation_of_sensor_technologies_for_the_rulers_a_kalimba-like_digital_musical_instrument

[Q4]: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/329530

[Q5]: https://www.ingridscience.ca/node/497

[Q6]: https://emweb.unl.edu/mechanics-pages/scott-whitney/325hweb/beams.htm

[Q7]: https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory

Singing Ruler

2026-06-16T18:04:00Z

GeorgiosW: /* Theorie */

==Thema==
Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.
[[Datei:Skizze2.png|links|mini]]

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$
==Theorie==
Untersucht werden sollte der charakteristische Sound in Abhängigkeit relevanter Parameter, dabei zeichnet den charakteristischen Sound sein Klangspektrum aus (Frequenzen) und die Lautstärke des entstehenden Tones. In meinem Fall wurde untersucht wie das Parameter "Länge" die Frequenzen beeinflusst. Benutzt wurde dazu folgende Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E \cdot h^2}{12 \cdot \rho $$

$$f_n$$ ist dabei die Frequenz für die Mode $$n$$

Parametererklärung:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient:
Die sichtbare Bewegung des Lineals (Kragbalken) setzt sich aus mehreren verschiedenen Bewegungen mit individueller Frequenz zusammen, diese "Bewegungen" beschreiben jeweils eine Mode wobei die erste Mode bzw. die Grundfrequenz am stärksten angeregt wird, da durch sie am wenigsten Energie dem System verloren geht. Jede Mode besitzt somit ihren eigenen dimensionslosen Moden-Koeffizient (1,875; 4,694, 7,855 etc.).
[[Datei:Moden.png|links|mini]]

Dabei ist $$f_1$$ die Grundfrequenz ,$$f_2$$ die Frequenz der 2. Mode ,$$f_3$$ die Frequenz der 3.Mode usw.

Jede Mode besitzt außerdem Obertöne welche Vielfache der Frequenz sind für $$f_1$$ währe somit der erste Oberton $$2f_1$$

$$L$$=Länge in $$m$$:

Dies ist die Länge des frei schwingenden Teils des Lineals.

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$:

Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit des Lineals, da das E-Modul proportional in die Frequenz eingeht bedeutet ein höheres E-Modul eine höhere Frequenz.

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$:

Dies ist die Dichte des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Dichte eine niedrigere Frequenz.

$$h$$=Höhe in $$m$$:
Die Höhe beschreibt die Dicke des Lineals, da sie antiproportional in die Frequenz eingeht bedeutet eine höhere Höhe eine niedrigere Frequenz
[[Datei:Lineal Skizze.png|links|mini]]

Entstehung des charakteristischen Sounds:
[[Datei:B2.png|links|mini|420x420px]]
Im Ruhezustand bewirkt das Lineal, da es sich nicht bewegt, keinen Druck und somit Schall.

[[Datei:B3.png|links|mini|419x419px]]

Laut Hooke's Gesetz führt das Auslenken des Lineals um eine Strecke x zu einer Kraft $$F$$ in entgegengesetzte Richtung, dies bewirkt die Bewegung des Lineals wobei durch Massenträgheit das Lineal abwechselnd die Ruhelage passiert und anschließend oben bzw. unten kurzzeitig stehen bleibt.

[[Datei:B4.png|links|mini|412x412px]]

Während das Lineal sich bewegt drückt es die Luftmoleküle vor sich zusammen wodurch Druck entsteht. Dadurch stoßen sich die Luftmoleküle voneinander ab, wodurch ein Impuls in Form einer Schallwelle sich ausbreitet. Diese Schallwelle enthält dabei verschiedenste Frequenzen die unterschiedlich stark angeregt werden.

==Aufbau==
[[Datei:B6.png|links|mini|445x445px]]
Grundsätzlich bestand der Aufbau aus einem Tisch and dem das Lineal mit einer Tischklemme festgeklemmt wurde. Außerdem wurde ein Mikrofon möglichst nah am Lineal platziert.
[[Datei:B7.jpg|mini|384x384px]]

Mit dem hier gezeigten Aufbau wurde das Frequenzspektrum gemessen und somit die Frequenzen $$f_1$$ etc.pp. bestimmt.

Das E-Modul des Lineals wurde mit folgendem Versuchsaufbau experimentell ermittelt:
[[Datei:B8.jpg|links|mini|340x340px]]

$$E=\frac{F L^3}{3I \Delta x}$$

Wie man sieht wird das E-Modul von der von oben (Kraftmesser) angewendeten Kraft $$f$$, der Länge $$L$$, dem Flächenträgheitsmoment $$I$$ ($$I=\frac{bh^3}{12}$$), sowie der Auslenkung $$x$$ beeinflusst und ist somit für jede Länge spezifisch.

==Daten==
Da das E-Modul längenspezifisch ist, wurde für 4 Längen je 4 Auslenkungen die dazugehörigen Kraftwerte bestimmt (blau) und mit dem theoretischen Fit (rot) in den Graphen eingezeichnet. Auf der Y-Achse ist die Kraft $$F$$ in $$N$$ und auf der X-Achse die Auslenkung $$\delta x$$ in cm.
[[Datei:B9.png|links|mini|446x446px]]

Fehlerquellen:

# Ungenaues Ablesen der Auslenkung
# Messungenauigkeit des Kraftmessers

[[Datei:B11.png|links|mini|493x493px]]
In dem FFT-Spektrum bzw. Klangbild konnte konsistent für jede Länge nur die Frequenz der ersten beiden Moden ermittelt werden, da Übertöne und die restlichen Moden nicht konsistent über jede Länge eindeutig genug ablesbar gewesen sind.
Auf der Y-Achse ist die Frequenz in $$Hz$$ abgebildet und auf der X-Achse die Länge $$L$$ in $$m$$.

Der Rote Graph stellt dabei $$f_2$$ und der blaue $$f_1$$ dar.

Fehlerquellen:

# Hintergrundgeräusche welche das ablesen der restlichen Frequenzen erschweren.
# Reibung an der Klemmstelle zwischen Lineal und Tisch
==Fazit==
Zusammengefasst war definitiv eine antiproportionale Korrelation zwischen Länge und Frequenz erkennbar, was laut der Formel:

$$f_n=\frac{\beta_n^2}{2 \pi L^2} \sqrt{\frac{E I}{\rho A$$

auch erwartbar gewesen ist. Genauer war eine exponentielle Verringerung der Frequenz vorhanden ($$f_n\propto \frac{1}{L^2}$$)

==Erfolge==
Teilnahme am Be-GYPT
==Quellen==
[Q1]: https://www.youtube.com/watch?v=ns5nHKBJiGg

[Q2]: https://www.youtube.com/watch?v=PYEsHvezfRY

[Q3]: https://www.researchgate.net/publication/266608335_Evaluation_of_sensor_technologies_for_the_rulers_a_kalimba-like_digital_musical_instrument

[Q4]: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/329530

[Q5]: https://www.ingridscience.ca/node/497

[Q6]: https://emweb.unl.edu/mechanics-pages/scott-whitney/325hweb/beams.htm

[Q7]: https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory

Datei:B11.png

2026-06-16T17:42:54Z

GeorgiosW:

Datei:B10.png

2026-06-16T17:42:14Z

GeorgiosW:

Datei:B9.png

2026-06-16T17:29:28Z

GeorgiosW:

Datei:B8.jpg

2026-06-16T17:11:52Z

GeorgiosW:

Datei:B7.jpg

2026-06-16T17:02:01Z

GeorgiosW:

Datei:B6.png

2026-06-16T16:57:25Z

GeorgiosW:

Datei:B5.png

2026-06-16T16:54:56Z

GeorgiosW:

Datei:B4.png

2026-06-16T16:36:06Z

GeorgiosW:

Datei:B3.png

2026-06-16T16:31:51Z

GeorgiosW:

Datei:B2.png

2026-06-16T16:29:09Z

GeorgiosW:

Datei:Skizze2.png

2026-06-16T16:23:39Z

GeorgiosW:

Skizze2

Datei:Lineal Skizze.png

2026-06-16T15:57:49Z

GeorgiosW:

Lineal Skizze

Datei:Moden.png

2026-06-16T15:44:16Z

GeorgiosW:

Moden

Singing Ruler

2026-06-15T08:06:46Z

GeorgiosW:

==Thema==
Worum geht es in dem Projekt? Zum Beispiel müsste hier die IYPT-Aufgabe mit Übersetzung und dem Fokus auf Eure Parameter hin. $$\sqrt{2}$$

Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.

abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll.

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}$$

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}$$

$$b$$=Breite in $$m$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$
==Theorie==
Hier stehen die grundlegenden Erkenntnisse, die in Eurem Projekt erzielt wurden.
==Aufbau==
Mit diesem Aufbau wurden Eure Messungen durchgeführt. Dieser Abschnitt lebt von guten(!) Fotos bzw. Skizzen.

Anfängliche Aufbauten, die später verworfen wurden, können erwähnt werden aber müssen ausgiebig betrachtet werden.
==Daten==
Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!
==Fazit==
Eine kurze Zusammenfassung eurer Erkenntnisse.
==Erfolge==
Habt Ihr an Wettbewerben teilgenommen? Wie weit seid Ihr gekommen?
==Quellen==
Eure wichtigsten verwendeten Quellen mit Verweisen im Text!

Singing Ruler

2026-06-15T08:06:27Z

GeorgiosW:

==Thema==
Worum geht es in dem Projekt? Zum Beispiel müsste hier die IYPT-Aufgabe mit Übersetzung und dem Fokus auf Eure Parameter hin. $$\sqrt{2}$$

Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.

abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll.

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}

$$b$$=Breite in $$m$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

Untersucht wurde folgendes Parameter:

$$L$$=Länge in $$m$$
==Theorie==
Hier stehen die grundlegenden Erkenntnisse, die in Eurem Projekt erzielt wurden.
==Aufbau==
Mit diesem Aufbau wurden Eure Messungen durchgeführt. Dieser Abschnitt lebt von guten(!) Fotos bzw. Skizzen.

Anfängliche Aufbauten, die später verworfen wurden, können erwähnt werden aber müssen ausgiebig betrachtet werden.
==Daten==
Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!
==Fazit==
Eine kurze Zusammenfassung eurer Erkenntnisse.
==Erfolge==
Habt Ihr an Wettbewerben teilgenommen? Wie weit seid Ihr gekommen?
==Quellen==
Eure wichtigsten verwendeten Quellen mit Verweisen im Text!

Singing Ruler

2026-06-15T08:03:43Z

GeorgiosW: /* Thema */

==Thema==
Worum geht es in dem Projekt? Zum Beispiel müsste hier die IYPT-Aufgabe mit Übersetzung und dem Fokus auf Eure Parameter hin. $$\sqrt{2}$$

Im Projekt ,,The Singing Ruler<nowiki>''</nowiki> (nr.13 GYPT 2026), geht es um Lineal welches an einer Seite fest eingeklemmt ist und an der anderen, nachdem es kurzzeitig ausgelenkt wurde, frei schwingt. Dadurch entsteht ein charakteristischer Ton, der laut der Aufgabenstellung des GYPT:

When a ruler is clamped at one end and struck, it oscillates and emits a characteristic sound. Investigate how the sound depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Wenn ein Lineal an einem Ende eingespannt und angeschlagen wird, schwingt es und erzeugt einen charakteristischen Ton. Untersuchen Sie, wie der Ton von relevanten Parametern abhängt.

abhängig von relevanten Parametern untersucht werden soll.

Parameterliste:

$$\beta_n$$=Dimensionsloser Moden-Koeffizient

$$L$$=Länge in $$m$$

$$E$$=E-Modul in $$\frac{N}{m^2}

$$\rho$$=Dichte in $$\frac{kg}{m^3}

$$b$$=Breite in $$m$$

$$h$$=Höhe in $$m$$

==Theorie==
Hier stehen die grundlegenden Erkenntnisse, die in Eurem Projekt erzielt wurden.
==Aufbau==
Mit diesem Aufbau wurden Eure Messungen durchgeführt. Dieser Abschnitt lebt von guten(!) Fotos bzw. Skizzen.

Anfängliche Aufbauten, die später verworfen wurden, können erwähnt werden aber müssen ausgiebig betrachtet werden.
==Daten==
Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!
==Fazit==
Eine kurze Zusammenfassung eurer Erkenntnisse.
==Erfolge==
Habt Ihr an Wettbewerben teilgenommen? Wie weit seid Ihr gekommen?
==Quellen==
Eure wichtigsten verwendeten Quellen mit Verweisen im Text!

Projektübersicht

2026-06-15T07:41:30Z

GeorgiosW:

{| class="wikitable sortable"
!Schuljahr
!Projektname
!Bearbeitet von
!Wettbewerbe und Erfolge
!Tags
|-
|2025/26
|[[Teebeuteloszillator|Der Teebeutel-Oszillator]]
|Kari Linnea Geisinger
|Jugend forscht (Physik): Regionalsieg, Landessieg, Teilnahme am Bundeswettbewerb 2026
|Strömungsmechanik,
Oszillator,

Mechanik
|-
|2025/26
|[[Travelling Flame]]
|
|
|
|-
|2025/26
|[[Singing Ruler]]
|Georgios Wedel
|GYPT
|Mechanik,
Schwingung
|-
|2025/26
|[[Electrical Damping]]
|Maximilian von Glowacki, Malik Oyogho, Helena Jensen
|
|Magnetismus,
Induktion,

Mechanik,

Schwingung
|-
|2025/26
|[[Magnetic Newton's Cradle]]
|Linus Konnerth, Alexander Borodulin,
Ivan Zaitsev
|IYPT Qualifikation, 2-fache Workshop Qualifikation (5., 8., 17.)
BeGYPT: 1., 2., 3. individuell, Gold, Bronze Team

JuFo Regio 3. Preis
|Magnetismus,
Schwingung,

Mechanik
|-
|2024/25
|[[Bottle Rocket Q2]]
|Maiya Knopp, Luise Zeidler, Felix Dietrich
|Jufo Regio 3. Platz, GYPT Nominierung
|Mechanik, Thermodynamik
|-
|2024/25
|[[Bottle Rocket (10)]]
|Platon Ermolaev, Ziy Wang
| -
|Mechanik
|-
|2024/25
|[[Dripping Faucet]]
|Linus J. Konnerth, Saskia Werner
|GYPT Bundesrunde
|Fluiddynamik
|-
|2024/25
|[[Lato-Lato (10)]]
|Alexander Borodulin, Juri Ciesinger, Mykhailo Tutskyi
|BeGYPT, JuFo Regio 3. Preis
|Mechanik, Schwingungen
|-
|2024/25
|[[Climbing Magnets]]
|Bela Kellerer, Ibrohim Gafurov, Georgios Wedel
|GYPT Bundesrunde, JuFo Teilnahme
|Mechanik, Magnetismus
|-
|2024/25
|[[Ruler Cannon]]
|Albrecht Holzapfel, Elliott Keller, Fabian Paus
|BeGYPT, Jufo Regio
|Statik, Elastizität
|-
|2024/25
|[[Spaghetti Accelerator]]
|Helena Jensen, Shuying Chen, Veda Bittner
|GYPT Bundesrunde, JuFo Regio
|Festigkeitslehre, Mechanik
|-
|2024/25
|[[Lato-Lato Kurt]]
|Kurt Stiller
|AYPT Gold, GYPT Silber, BeGYPT Gold
|Kinderspielzeug, Mechanik, Pendel
|-
|2024/25
|[[Rayleigh-Bénard Konvektion]]
|Maxim Khutko, Ansgar Eckner, Cinar Atik
|Jufo Landeswb. Sonderpreis, Teilnahme GYPT
|Fluiddynamik, Konvektion
|-
|2024/25
|[[Vibraflame: Sound vs. Fire]]
|Miron Goldstein, Emil Petrow
|Jufo Regio 3. Platz Physik
|Acoustic
|-
|2023/24
|[[Ruler Trick]]
|Lepu Coco Zhou, Eleonora Maeß, Simon Hermes
|Jugend Forscht:
Regional- und Landessieg (Physik), Teilnahme am Bundeswettbewerb

GYPT:

Finalvortrag

Teamwertung Silber- und Bronzemedaille
|Mechanik
|-
|2023/24
|[[Magnetischer Fidget Spinner]]
| Paula Groß, Leander Köbis, Miron Goldstein, Emil Petrow
|Jufo Regio 3. Platz Physik
|Magnetismus
|-
|2023/24
|[[Luftmuskel]]
|Albert Hubski, Edgar Kümmerle, Sneha Paitandi
| Jufo Regio 2. Platz Technik
|Pneumatik
|-
|2023/24
|[[Gummiband]]
|Emil Petrow, Luis Cornely, Ansgar Eckner
|
|Mechanik, Kräfte
|-
|2023/24
|[[Non-contact Resistance]]
|Jenny Soldatova, Maxim Khutko
|Jufo Regio 2. Platz, GYPT
|LRC-Schwingkreis, Elektrizitätslehre
|-
|2023/24
|[[Walker 1]]
|Kurt Stiller, Yuzhou Shi
|Jufo Regio Preis für bestes interdisziplinäres Projekt, GYPT
|Mechanik, Slip/Stick
|-
|2023/24
|[[Walker 2]]
|Mihail Georgiev, Tom Wurzbacher, Nabil Al Haj Bakri
|
|Mechanik
|-
|2023/24
|[[Shake It]]
|Luise Zeidler, Maiya Knopp, Mia Rösener
|GYPT, LW Jufo 2. Platz
|Akustik
|-
|2023/24
|[[Cushion Catapult]]
|Donika Kufliju, Nutsa Dzamashvili
|BeGYPT
|
|-
|2023/24
|[[Ruler Trick X]]
| Almas Yusefzai, Theo Sabat
|BeGYPT, Jufo Regio
|Mechanik
|-
|2023/24
|[[Strawberry Solar Cell]]
|Greta Mutter, Charlotte Paul
|Jufo Regional Wettbewerb Sonderpreis
|Elektrizität
|-
|2022/23
|[[Jet refraction]]
|Jolanda Fehlinger
| Jugend forscht: 2. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
|Elektrizität
|-
|2022/23
|[[Faraday Waves]]
|Demian Schöneberger
|GYPT Online Wettbewerb 2. Platz
|Fluidphysik
|-
|2022/23
|[https://www.herder-oberschule.de/phyxzwiki/index.php?title=Magnetic_Mechanical_Oscillator Magnetic Mechanical Oscillator]
|Simon Hermes
|BeGYPT Teilnahme
| Mechanik
|-
|2022/23
|[[Eine Disk als Alarmanlage]]
|Alexander Timofeev
|Jugend forscht: 3. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
|Akustik
|-
|2022/23
|[[Magic Stick Trick]]
|Charlotte Paul, Greta Mutter, Gabrijela Dropulja
|Jugend forscht: Sonderpreis (Regio)
|Reibung, Kraftbrücken, ...
|-
|2022/23
|[[Coloured Line]]
|Shirin Akhmedova, Eleonora Maeß, Lepu Coco Zhou
| Jugend forscht: Sonderpreis (Regio)
|Optik, Beugung, Interferenz
|-
|2022/23
|[[Magneto-Mechanischer Oszillator|Magnetic Mechanical Oscillator]]
|Uladzimir Khutko, Egor Popov, Nicolas Dreyer, Daniel Graßhoff
| Jugend forscht:Qualifikation zum Landeswettbewerb als interdisziplinäres Projekt
GYPT Plätze 13,17 und 33 in der Bundesrunde

GYPT Teamwertung Silber und Bronzemedallien
|Mechanik
|-
|2022/23
|[[Thermoacoustic Engine Q2|Thermoacoustic Engine]]
|Dalia Abu Ta'a, Lilly Roters, Richard Bonello
|GYPT 4. Platz (Team)

GYPT Einzelplatzierungen
|Thermodynamik, Akustik
|-
|2022/23
|[[Thermoacoustic Engine]]
|Lara Hermes, Katharina Horn-Phenix, Rasmus Stegelmann
|Jugend Forscht: 1. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
BeGYPT Einzelplatzierungen

GYPT Einzelplatzierungen

GYPT Teamwertung Silber-Medallie
|Thermodynamik, Akustik
|-
|2022/23
|[[Ball on a Ferrite Rod|Ball on Ferrite Rod]]
|Fabian Schmitt, Philipp Werner

|Jugend Forscht: 3. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
BeGYPT Einzelplatzierung 2

BeGYPT Gruppenplatzierung 1

GYPT Einzelplatzierung 17
|Mechanik, Stochastik
|-
|2022/23
|[[Ponyo's Heat tube]]
|Oleg Solovyev,
Nikolaj Sankov,

Robin Schulze-Tammena
|Jugend Forscht: 1. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
Jugend Forscht: 3. Platz Landeswettbewerb (Physik)
| Thermodynamik,
Hydrodynamik,

Konvektion
|-
|2021/22
|[[Die perfekte Sandburg]]
|Lara Hermes,
Rasmus Stengelmann,

Felix-Ramón Sindermann
|Jugend-Forscht: 2. Platz Landeswettbewerb (Geo- und Raumwissenschaften)
|Granulare Materie, Kapillareffekt
|-
|2021/22
|[[Three-Sided Dice]]
|Fabian Schmitt,
Philipp Werner,

Hanyang Lu
|Jugend Forscht: 2. Platz Regionalwettbewerb (Mathematik/Informatik)
GYPT Einzelplatzierungen 6 und 11

GYPT Gruppenplatzierung 2 und 7

BeGYPT Einzelplatzierungen 1 und 3

BeGYPT Gruppenplatzierungen 1

Bronzemedaille im AYPT 2022
| Mechanik, Stochastik
|-
|2021/22
|[[Boycott Effect]]
|Antonia Macha,
Katharina Horn-Phenix
|Jugend Forscht: 1. Platz Landeswettbewerb (Physik),
GYPT: Best Report, Erstplatzierung (Einzel), Silber-Medaille (Team),

Silber-Medaille im IYPT 2022
| Fluiddynamik, Konvektion, Sedimentation
|-
|2018/19
|[[Filling up a bottle]]
|Timo Huber
|GYPT: Best Report, Top 10 Einzelwertung
|Fluidmechanik, Frequenzanalyse
|-
|2017/18
|[[Untersuchung des Magnus-Effekts und Bau eines Flettner-Flugzeugs]]
|Timo Huber
|Jugend Forscht: 1. Platz Landeswettbewerb (Physik)
|Fluidmechanik, Modellbau
|-
|
|[[Musterprojekt]] (Vorlage)
| Dr. Falk Ebert
|Vorlage für Projekteinträge des Wikis
| Vorlage
|}

Projektübersicht

2026-06-15T06:59:13Z

GeorgiosW:

{| class="wikitable sortable"
!Schuljahr
!Projektname
!Bearbeitet von
!Wettbewerbe und Erfolge
!Tags
|-
|2025/26
|[[Teebeuteloszillator|Der Teebeutel-Oszillator]]
|Kari Linnea Geisinger
|Jugend forscht (Physik): Regionalsieg, Landessieg, Teilnahme am Bundeswettbewerb 2026
|Strömungsmechanik,
Oszillator,

Mechanik
|-
|2025/26
|[[Travelling Flame]]
|
|
|
|-
|2025/26
|[[Singing Ruler]]
|Georgios Wedel
|
|Mechanik,
Schwingung
|-
|2025/26
|[[Electrical Damping]]
|Maximilian von Glowacki, Malik Oyogho, Helena Jensen
|
|Magnetismus,
Induktion,

Mechanik,

Schwingung
|-
|2025/26
|[[Magnetic Newton's Cradle]]
|Linus Konnerth, Alexander Borodulin,
Ivan Zaitsev
|IYPT Qualifikation, 2-fache Workshop Qualifikation (5., 8., 17.)
BeGYPT: 1., 2., 3. individuell, Gold, Bronze Team

JuFo Regio 3. Preis
|Magnetismus,
Schwingung,

Mechanik
|-
|2024/25
|[[Bottle Rocket Q2]]
|Maiya Knopp, Luise Zeidler, Felix Dietrich
|Jufo Regio 3. Platz, GYPT Nominierung
|Mechanik, Thermodynamik
|-
|2024/25
|[[Bottle Rocket (10)]]
|Platon Ermolaev, Ziy Wang
| -
|Mechanik
|-
|2024/25
|[[Dripping Faucet]]
|Linus J. Konnerth, Saskia Werner
|GYPT Bundesrunde
|Fluiddynamik
|-
|2024/25
|[[Lato-Lato (10)]]
|Alexander Borodulin, Juri Ciesinger, Mykhailo Tutskyi
|BeGYPT, JuFo Regio 3. Preis
|Mechanik, Schwingungen
|-
|2024/25
|[[Climbing Magnets]]
|Bela Kellerer, Ibrohim Gafurov, Georgios Wedel
|GYPT Bundesrunde, JuFo Teilnahme
|Mechanik, Magnetismus
|-
|2024/25
|[[Ruler Cannon]]
|Albrecht Holzapfel, Elliott Keller, Fabian Paus
|BeGYPT, Jufo Regio
|Statik, Elastizität
|-
|2024/25
|[[Spaghetti Accelerator]]
|Helena Jensen, Shuying Chen, Veda Bittner
|GYPT Bundesrunde, JuFo Regio
|Festigkeitslehre, Mechanik
|-
|2024/25
|[[Lato-Lato Kurt]]
|Kurt Stiller
|AYPT Gold, GYPT Silber, BeGYPT Gold
|Kinderspielzeug, Mechanik, Pendel
|-
|2024/25
|[[Rayleigh-Bénard Konvektion]]
|Maxim Khutko, Ansgar Eckner, Cinar Atik
|Jufo Landeswb. Sonderpreis, Teilnahme GYPT
|Fluiddynamik, Konvektion
|-
|2024/25
|[[Vibraflame: Sound vs. Fire]]
|Miron Goldstein, Emil Petrow
|Jufo Regio 3. Platz Physik
|Acoustic
|-
|2023/24
|[[Ruler Trick]]
|Lepu Coco Zhou, Eleonora Maeß, Simon Hermes
|Jugend Forscht:
Regional- und Landessieg (Physik), Teilnahme am Bundeswettbewerb

GYPT:

Finalvortrag

Teamwertung Silber- und Bronzemedaille
|Mechanik
|-
|2023/24
|[[Magnetischer Fidget Spinner]]
| Paula Groß, Leander Köbis, Miron Goldstein, Emil Petrow
|Jufo Regio 3. Platz Physik
|Magnetismus
|-
|2023/24
|[[Luftmuskel]]
|Albert Hubski, Edgar Kümmerle, Sneha Paitandi
| Jufo Regio 2. Platz Technik
|Pneumatik
|-
|2023/24
|[[Gummiband]]
|Emil Petrow, Luis Cornely, Ansgar Eckner
|
|Mechanik, Kräfte
|-
|2023/24
|[[Non-contact Resistance]]
|Jenny Soldatova, Maxim Khutko
|Jufo Regio 2. Platz, GYPT
|LRC-Schwingkreis, Elektrizitätslehre
|-
|2023/24
|[[Walker 1]]
|Kurt Stiller, Yuzhou Shi
|Jufo Regio Preis für bestes interdisziplinäres Projekt, GYPT
|Mechanik, Slip/Stick
|-
|2023/24
|[[Walker 2]]
|Mihail Georgiev, Tom Wurzbacher, Nabil Al Haj Bakri
|
|Mechanik
|-
|2023/24
|[[Shake It]]
|Luise Zeidler, Maiya Knopp, Mia Rösener
|GYPT, LW Jufo 2. Platz
|Akustik
|-
|2023/24
|[[Cushion Catapult]]
|Donika Kufliju, Nutsa Dzamashvili
|BeGYPT
|
|-
|2023/24
|[[Ruler Trick X]]
| Almas Yusefzai, Theo Sabat
|BeGYPT, Jufo Regio
|Mechanik
|-
|2023/24
|[[Strawberry Solar Cell]]
|Greta Mutter, Charlotte Paul
|Jufo Regional Wettbewerb Sonderpreis
|Elektrizität
|-
|2022/23
|[[Jet refraction]]
|Jolanda Fehlinger
| Jugend forscht: 2. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
|Elektrizität
|-
|2022/23
|[[Faraday Waves]]
|Demian Schöneberger
|GYPT Online Wettbewerb 2. Platz
|Fluidphysik
|-
|2022/23
|[https://www.herder-oberschule.de/phyxzwiki/index.php?title=Magnetic_Mechanical_Oscillator Magnetic Mechanical Oscillator]
|Simon Hermes
|BeGYPT Teilnahme
| Mechanik
|-
|2022/23
|[[Eine Disk als Alarmanlage]]
|Alexander Timofeev
|Jugend forscht: 3. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
|Akustik
|-
|2022/23
|[[Magic Stick Trick]]
|Charlotte Paul, Greta Mutter, Gabrijela Dropulja
|Jugend forscht: Sonderpreis (Regio)
|Reibung, Kraftbrücken, ...
|-
|2022/23
|[[Coloured Line]]
|Shirin Akhmedova, Eleonora Maeß, Lepu Coco Zhou
| Jugend forscht: Sonderpreis (Regio)
|Optik, Beugung, Interferenz
|-
|2022/23
|[[Magneto-Mechanischer Oszillator|Magnetic Mechanical Oscillator]]
|Uladzimir Khutko, Egor Popov, Nicolas Dreyer, Daniel Graßhoff
| Jugend forscht:Qualifikation zum Landeswettbewerb als interdisziplinäres Projekt
GYPT Plätze 13,17 und 33 in der Bundesrunde

GYPT Teamwertung Silber und Bronzemedallien
|Mechanik
|-
|2022/23
|[[Thermoacoustic Engine Q2|Thermoacoustic Engine]]
|Dalia Abu Ta'a, Lilly Roters, Richard Bonello
|GYPT 4. Platz (Team)

GYPT Einzelplatzierungen
|Thermodynamik, Akustik
|-
|2022/23
|[[Thermoacoustic Engine]]
|Lara Hermes, Katharina Horn-Phenix, Rasmus Stegelmann
|Jugend Forscht: 1. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
BeGYPT Einzelplatzierungen

GYPT Einzelplatzierungen

GYPT Teamwertung Silber-Medallie
|Thermodynamik, Akustik
|-
|2022/23
|[[Ball on a Ferrite Rod|Ball on Ferrite Rod]]
|Fabian Schmitt, Philipp Werner

|Jugend Forscht: 3. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
BeGYPT Einzelplatzierung 2

BeGYPT Gruppenplatzierung 1

GYPT Einzelplatzierung 17
|Mechanik, Stochastik
|-
|2022/23
|[[Ponyo's Heat tube]]
|Oleg Solovyev,
Nikolaj Sankov,

Robin Schulze-Tammena
|Jugend Forscht: 1. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
Jugend Forscht: 3. Platz Landeswettbewerb (Physik)
| Thermodynamik,
Hydrodynamik,

Konvektion
|-
|2021/22
|[[Die perfekte Sandburg]]
|Lara Hermes,
Rasmus Stengelmann,

Felix-Ramón Sindermann
|Jugend-Forscht: 2. Platz Landeswettbewerb (Geo- und Raumwissenschaften)
|Granulare Materie, Kapillareffekt
|-
|2021/22
|[[Three-Sided Dice]]
|Fabian Schmitt,
Philipp Werner,

Hanyang Lu
|Jugend Forscht: 2. Platz Regionalwettbewerb (Mathematik/Informatik)
GYPT Einzelplatzierungen 6 und 11

GYPT Gruppenplatzierung 2 und 7

BeGYPT Einzelplatzierungen 1 und 3

BeGYPT Gruppenplatzierungen 1

Bronzemedaille im AYPT 2022
| Mechanik, Stochastik
|-
|2021/22
|[[Boycott Effect]]
|Antonia Macha,
Katharina Horn-Phenix
|Jugend Forscht: 1. Platz Landeswettbewerb (Physik),
GYPT: Best Report, Erstplatzierung (Einzel), Silber-Medaille (Team),

Silber-Medaille im IYPT 2022
| Fluiddynamik, Konvektion, Sedimentation
|-
|2018/19
|[[Filling up a bottle]]
|Timo Huber
|GYPT: Best Report, Top 10 Einzelwertung
|Fluidmechanik, Frequenzanalyse
|-
|2017/18
|[[Untersuchung des Magnus-Effekts und Bau eines Flettner-Flugzeugs]]
|Timo Huber
|Jugend Forscht: 1. Platz Landeswettbewerb (Physik)
|Fluidmechanik, Modellbau
|-
|
|[[Musterprojekt]] (Vorlage)
| Dr. Falk Ebert
|Vorlage für Projekteinträge des Wikis
| Vorlage
|}

Climbing Magnets

2025-06-17T20:44:10Z

GeorgiosW:

==Thema==
In unserem Experiment, welches von dem diesjährigen GYPT gestellt wurde, geht es um ein besonderes physikalisches Phänomen wobei scheinbar wie durch Magie eine Magnetstange anfängt nach oben zu schweben, was genau dahinter steckt klären wir in diesem Artikel auf. Themenfelder unseres Experimentes sind Magnetismus und Mechanik.

Die konkrete Aufgabe des GYPT für das Projekt 04 Climbing Magnets lautet wie folgt:

Attach a rod assembled from cylindrical neodymium magnets horizontally to a vertical ferromagnetic rod. Limit the motion of the magnets to the vertical direction. When the ferromagnetic rod is spun around its axis of symmetry, the magnetic rod begins to climb up. Explain this phenomenon and investigate how the rate of climbing depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Befestige eine Stange, die aus zylindrischen Neodym-Magneten zusammengesetzt ist, waagrecht an einer senkrechten ferromagnetischen Stange. Begrenze die Bewegung der Magnete auf die vertikale Richtung. Wenn die ferromagnetische Stange um ihre Symmetrieachse gedreht wird, beginnt die magnetische Stange aufzusteigen. Erkläre dieses Phänomen und untersuche, wie die Aufstiegsgeschwindigkeit von den relevanten Parametern abhängt.

Untersuchte Parameter:

$$R_d$$=Drehgeschwindigket der angetriebenen Stange

$$D$$=Durchmesser der Magnetstange

Zusätzliche Parameter die wichtig sind:

Magnetfeld der Magnetstange

$$F_r$$ =Reibungskraft

$$m$$ =Masse

==Theorie==
Im Verlauf unseres Projekts wurde deutlich, dass die Aufwärtsbewegung der Magnetstange nicht durch eine einzige Ursache erklärt werden kann. Bei diesem Experiment ist das Zusammenspiel zwischen Reibung, Gewichtskraft, Rotation und aus dem daraus entstandenem Drehmoment.

==Aufbau==
[[Datei:Versuchsaufbau climbing magnets.png|mini|448x448px]]
Unser Versuchsaufbau besteht grundsätzlich aus einer vertikal ausgerichteten ferromagnetischen Stange die fest mit einem Labormotor verbunden ist und von diesem angetrieben werden kann, wobei der Labormotor über Tischklemmen an einem Tisch befestigt ist. Die ferromagnetische Stange wird außerdem an ihrem oberen Ende, durch eine zusätzlich am Tisch befestigte Stange, stabilisiert. An der ferromagnetischen Stange befindet sich senkrecht eine aus Neodym-Dauermagneten bestehende Magnetstange (dann horizontal ausgerichtet), welche durch eine nicht-ferromagnetische Messleiste (welche parallel zu der ferromagnetischen Stange aufgestellt wird) in ihrer horizontalen Rotation um die ferromagnetische blockiert wird.

Um die ausgewählten Parameter zu untersuchen haben wir mehrere Neodymmagnetenstangen verwendet, die sich in ihrem Durchmesser und ihrer Länge unterschieden haben.
[[Datei:Stange(D=1cm, L=12,8cm)..png|ohne|mini]]
[[Datei:Stange(D=1,5, L=12,8cm).png|ohne|mini]]
Um die Reibungskraft der Magnetstangen zu messen haben wir mithilfe eines Kraftmesser die Magnetstange an der ferromagnetischen Stange gleichmäßig per Hand entlang gedrückt.
[[Datei:Reibungsmessungsaufbau.png|mini|ohne]]
Force sensor=Kraftmesser

Um die tatsächlich wirkende Reibungskraft zu messen haben wir einen Kraftmesser über eine Schnur mit der Magnetstange verbunden und die ferromagnetische Stange gedreht.
[[Datei:Messen der tatsächlich wirkenden Reibungskraft.png|mini|ohne]]

Das Drehmoment in Richtung △X wurde mithilfe eines Geodreiecks, der Magnetstange, einer Schnur die per Hand bewegt bzw. gezogen wurde und mit der Magnetstange verbunden war und einem Bildschrim im Hintergrund der die Kraft anzeigte, ermittelt.
[[Datei:Drehmoment nach delta X.png|mini|ohne]]
==Daten==

....
[[Datei:Simulierte Kraft zur Neutralposition.png|mini|Simulierte Kraft zur Neutralposition|84x84px]]

'''<big>Fehlerbetrachtung:</big>'''

-Während so gut wie aller Messungsprozesse kam es vor, dass die Magnetstange zufällig auf der ferromagnetischen Stange öfters während eines Messprozesses kurzzeitig nach unten gerutscht ist. Dies kam an bestimmten Stellen auf der ferromagnetischen Stange öfter als an anderen Stellen vor was schließen lässt, dass die Oberfläche stark auf der ferromagnetischen Stange variiert hat. Zusätzlich dazu muss man erwähnen, dass die Magnetstangen( je nach Durchmesser und Länge der Stange unterschiedlich) vor allem bei niedrigeren Drehungsgeschwindigkeiten der ferromagnetischen Stange, dieses Phänomen aufgewiesen haben.

-Ein Parallaxefehler lag ebenfalls vor, jedoch wurde dieser relativ stark reduziert durch eine größere Entfernung zwischen Handy und dem Versuchsaufbau und einem höheren Zoom vom Handy auf den Aufbau

-Unsere Messdaten zu den Geschwindigkeiten der Magnetstange wurde durch die Tracker App ermittelt. Beim Messprozess in der Tracker App sind zufällige Fehler entstanden da zum einen viel Handarbeit nötig war und die Auflösung in der App sehr niedrig bzw. nicht ausreichend hoch für eine genauere Messung war.

- Durch den gesamten Projekt bzw. Messverlauf sind zum Teil kleine Stückchen der Magneten abgebrochen was die Magnetfelder verändert hat

==Fazit==
Eine kurze Zusammenfassung eurer Erkenntnisse.
==Erfolge==
Teilnahme an GYPT Bundesrunde.

==Quellen==
[https://www.youtube.com/watch?v=k0oNkO2YI-w Video zum Stick slip prinzip]

Climbing Magnets

2025-06-17T20:21:39Z

GeorgiosW:

==Thema==
In unserem Experiment, welches von dem diesjährigen GYPT gestellt wurde, geht es um ein besonderes physikalisches Phänomen wobei scheinbar wie durch Magie eine Magnetstange anfängt nach oben zu schweben, was genau dahinter steckt klären wir in diesem Artikel auf. Themenfelder unseres Experimentes sind Magnetismus und Mechanik.

Die konkrete Aufgabe des GYPT für das Projekt 04 Climbing Magnets lautet wie folgt:

Attach a rod assembled from cylindrical neodymium magnets horizontally to a vertical ferromagnetic rod. Limit the motion of the magnets to the vertical direction. When the ferromagnetic rod is spun around its axis of symmetry, the magnetic rod begins to climb up. Explain this phenomenon and investigate how the rate of climbing depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Befestige eine Stange, die aus zylindrischen Neodym-Magneten zusammengesetzt ist, waagrecht an einer senkrechten ferromagnetischen Stange. Begrenze die Bewegung der Magnete auf die vertikale Richtung. Wenn die ferromagnetische Stange um ihre Symmetrieachse gedreht wird, beginnt die magnetische Stange aufzusteigen. Erkläre dieses Phänomen und untersuche, wie die Aufstiegsgeschwindigkeit von den relevanten Parametern abhängt.

Untersuchte Parameter:

$$R_d$$=Drehgeschwindigket der angetriebenen Stange

$$D$$=Durchmesser der Magnetstange

Zusätzliche Parameter die wichtig sind:

Magnetfeld der Magnetstange

$$F_r$$ =Reibungskraft

$$m$$ =Masse

==Theorie==
Im Verlauf unseres Projekts wurde deutlich, dass die Aufwärtsbewegung der Magnetstange nicht durch eine einzige Ursache erklärt werden kann. Bei diesem Experiment ist das Zusammenspiel zwischen Reibung, Gewichtskraft, Rotation und aus dem daraus entstandenem Drehmoment.

==Aufbau==
[[Datei:Versuchsaufbau climbing magnets.png|mini|448x448px]]
Unser Versuchsaufbau besteht grundsätzlich aus einer vertikal ausgerichteten ferromagnetischen Stange die fest mit einem Labormotor verbunden ist und von diesem angetrieben werden kann, wobei der Labormotor über Tischklemmen an einem Tisch befestigt ist. Die ferromagnetische Stange wird außerdem an ihrem oberen Ende, durch eine zusätzlich am Tisch befestigte Stange, stabilisiert. An der ferromagnetischen Stange befindet sich senkrecht eine aus Neodym-Dauermagneten bestehende Magnetstange (dann horizontal ausgerichtet), welche durch eine nicht-ferromagnetische Messleiste (welche parallel zu der ferromagnetischen Stange aufgestellt wird) in ihrer horizontalen Rotation um die ferromagnetische blockiert wird.

Um die ausgewählten Parameter zu untersuchen haben wir mehrere Neodymmagnetenstangen verwendet, die sich in ihrem Durchmesser und ihrer Länge unterschieden haben.
[[Datei:Stange(D=1cm, L=12,8cm)..png|ohne|mini]]
[[Datei:Stange(D=1,5, L=12,8cm).png|ohne|mini]]
Um die Reibungskraft der Magnetstangen zu messen haben wir mithilfe eines Kraftmesser die Magnetstange an der ferromagnetischen Stange gleichmäßig per Hand entlang gedrückt.
[[Datei:Reibungsmessungsaufbau.png|mini|ohne]]
Force sensor=Kraftmesser

Um die tatsächlich wirkende Reibungskraft zu messen haben wir einen Kraftmesser über eine Schnur mit der Magnetstange verbunden und die ferromagnetische Stange gedreht.
[[Datei:Messen der tatsächlich wirkenden Reibungskraft.png|mini|ohne]]

Das Drehmoment in Richtung △X wurde mithilfe eines Geodreiecks, der Magnetstange, einer Schnur die per Hand bewegt bzw. gezogen wurde und mit der Magnetstange verbunden war und einem Bildschrim im Hintergrund der die Kraft anzeigte, ermittelt.
[[Datei:Drehmoment nach delta X.png|mini|ohne]]
==Daten==
[[Datei:Simulierte Kraft zur Neutralposition.png|mini|Simulierte Kraft zur Neutralposition]]

Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!
==Fazit==
Eine kurze Zusammenfassung eurer Erkenntnisse.
==Erfolge==
Teilnahme an GYPT Bundesrunde.

==Quellen==
[https://www.youtube.com/watch?v=k0oNkO2YI-w Video zum Stick slip prinzip]

Eure wichtigsten verwendeten Quellen mit Verweisen im Text!

Climbing Magnets

2025-06-17T20:21:11Z

GeorgiosW: /* Thema */

==Thema==
In unserem Experiment, welches von dem diesjährigen GYPT gestellt wurde, geht es um ein besonderes physikalisches Phänomen wobei scheinbar wie durch Magie eine Magnetstange anfängt nach oben zu schweben, was genau dahinter steckt klären wir in diesem Artikel auf.

Die konkrete Aufgabe des GYPT für das Projekt 04 Climbing Magnets lautet wie folgt:

Attach a rod assembled from cylindrical neodymium magnets horizontally to a vertical ferromagnetic rod. Limit the motion of the magnets to the vertical direction. When the ferromagnetic rod is spun around its axis of symmetry, the magnetic rod begins to climb up. Explain this phenomenon and investigate how the rate of climbing depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Befestige eine Stange, die aus zylindrischen Neodym-Magneten zusammengesetzt ist, waagrecht an einer senkrechten ferromagnetischen Stange. Begrenze die Bewegung der Magnete auf die vertikale Richtung. Wenn die ferromagnetische Stange um ihre Symmetrieachse gedreht wird, beginnt die magnetische Stange aufzusteigen. Erkläre dieses Phänomen und untersuche, wie die Aufstiegsgeschwindigkeit von den relevanten Parametern abhängt.

Untersuchte Parameter:

$$R_d$$=Drehgeschwindigket der angetriebenen Stange

$$D$$=Durchmesser der Magnetstange

Zusätzliche Parameter die wichtig sind:

Magnetfeld der Magnetstange

$$F_r$$ =Reibungskraft

$$m$$ =Masse

==Theorie==
Im Verlauf unseres Projekts wurde deutlich, dass die Aufwärtsbewegung der Magnetstange nicht durch eine einzige Ursache erklärt werden kann. Bei diesem Experiment ist das Zusammenspiel zwischen Reibung, Gewichtskraft, Rotation und aus dem daraus entstandenem Drehmoment.

==Aufbau==
[[Datei:Versuchsaufbau climbing magnets.png|mini|448x448px]]
Unser Versuchsaufbau besteht grundsätzlich aus einer vertikal ausgerichteten ferromagnetischen Stange die fest mit einem Labormotor verbunden ist und von diesem angetrieben werden kann, wobei der Labormotor über Tischklemmen an einem Tisch befestigt ist. Die ferromagnetische Stange wird außerdem an ihrem oberen Ende, durch eine zusätzlich am Tisch befestigte Stange, stabilisiert. An der ferromagnetischen Stange befindet sich senkrecht eine aus Neodym-Dauermagneten bestehende Magnetstange (dann horizontal ausgerichtet), welche durch eine nicht-ferromagnetische Messleiste (welche parallel zu der ferromagnetischen Stange aufgestellt wird) in ihrer horizontalen Rotation um die ferromagnetische blockiert wird.

Um die ausgewählten Parameter zu untersuchen haben wir mehrere Neodymmagnetenstangen verwendet, die sich in ihrem Durchmesser und ihrer Länge unterschieden haben.
[[Datei:Stange(D=1cm, L=12,8cm)..png|ohne|mini]]
[[Datei:Stange(D=1,5, L=12,8cm).png|ohne|mini]]
Um die Reibungskraft der Magnetstangen zu messen haben wir mithilfe eines Kraftmesser die Magnetstange an der ferromagnetischen Stange gleichmäßig per Hand entlang gedrückt.
[[Datei:Reibungsmessungsaufbau.png|mini|ohne]]
Force sensor=Kraftmesser

Um die tatsächlich wirkende Reibungskraft zu messen haben wir einen Kraftmesser über eine Schnur mit der Magnetstange verbunden und die ferromagnetische Stange gedreht.
[[Datei:Messen der tatsächlich wirkenden Reibungskraft.png|mini|ohne]]

Das Drehmoment in Richtung △X wurde mithilfe eines Geodreiecks, der Magnetstange, einer Schnur die per Hand bewegt bzw. gezogen wurde und mit der Magnetstange verbunden war und einem Bildschrim im Hintergrund der die Kraft anzeigte, ermittelt.
[[Datei:Drehmoment nach delta X.png|mini|ohne]]
==Daten==
[[Datei:Simulierte Kraft zur Neutralposition.png|mini|Simulierte Kraft zur Neutralposition]]

Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!
==Fazit==
Eine kurze Zusammenfassung eurer Erkenntnisse.
==Erfolge==
Teilnahme an GYPT Bundesrunde.

==Quellen==
[https://www.youtube.com/watch?v=k0oNkO2YI-w Video zum Stick slip prinzip]

Eure wichtigsten verwendeten Quellen mit Verweisen im Text!

Climbing Magnets

2025-06-17T20:12:05Z

GeorgiosW:

==Thema==
In unserem Experiment, welches von dem diesjährigen GYPT gestellt wurde, geht es um ein besonderes physikalisches Phänomen wobei scheinbar wie durch Magie eine Magnetstange anfängt nach oben zu schweben, was genau dahinter steckt klären wir in diesem Artikel auf.

Die konkrete Aufgabe des GYPT für das Projekt 04 Climbing Magnets lautet wie folgt:

Attach a rod assembled from cylindrical neodymium magnets horizontally to a vertical ferromagnetic rod. Limit the motion of the magnets to the vertical direction. When the ferromagnetic rod is spun around its axis of symmetry, the magnetic rod begins to climb up. Explain this phenomenon and investigate how the rate of climbing depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Befestige eine Stange, die aus zylindrischen Neodym-Magneten zusammengesetzt ist, waagrecht an einer senkrechten ferromagnetischen Stange. Begrenze die Bewegung der Magnete auf die vertikale Richtung. Wenn die ferromagnetische Stange um ihre Symmetrieachse gedreht wird, beginnt die magnetische Stange aufzusteigen. Erkläre dieses Phänomen und untersuche, wie die Aufstiegsgeschwindigkeit von den relevanten Parametern abhängt.

Untersuchte Parameter:

$$R_d$$=Drehgeschwindigket der angetriebenen Stange

$$D$$=Durchmesser der Magnetstange

Zusätzliche Parameter die wichtig sind:

$$F_r$$ =Reibung

$$m$$ =Masse

==Theorie==
Im Verlauf unseres Projekts wurde deutlich, dass die Aufwärtsbewegung der Magnetstange nicht durch eine einzige Ursache erklärt werden kann. Bei diesem Experiment ist das Zusammenspiel zwischen Reibung, Gewichtskraft, Rotation und aus dem daraus entstandenem Drehmoment.

==Aufbau==
[[Datei:Versuchsaufbau climbing magnets.png|mini|448x448px]]
Unser Versuchsaufbau besteht grundsätzlich aus einer vertikal ausgerichteten ferromagnetischen Stange die fest mit einem Labormotor verbunden ist und von diesem angetrieben werden kann, wobei der Labormotor über Tischklemmen an einem Tisch befestigt ist. Die ferromagnetische Stange wird außerdem an ihrem oberen Ende, durch eine zusätzlich am Tisch befestigte Stange, stabilisiert. An der ferromagnetischen Stange befindet sich senkrecht eine aus Neodym-Dauermagneten bestehende Magnetstange (dann horizontal ausgerichtet), welche durch eine nicht-ferromagnetische Messleiste (welche parallel zu der ferromagnetischen Stange aufgestellt wird) in ihrer horizontalen Rotation um die ferromagnetische blockiert wird.

Um die ausgewählten Parameter zu untersuchen haben wir mehrere Neodymmagnetenstangen verwendet, die sich in ihrem Durchmesser und ihrer Länge unterschieden haben.
[[Datei:Stange(D=1cm, L=12,8cm)..png|ohne|mini]]
[[Datei:Stange(D=1,5, L=12,8cm).png|ohne|mini]]
Um die Reibungskraft der Magnetstangen zu messen haben wir mithilfe eines Kraftmesser die Magnetstange an der ferromagnetischen Stange gleichmäßig per Hand entlang gedrückt.
[[Datei:Reibungsmessungsaufbau.png|mini|ohne]]
Force sensor=Kraftmesser

Um die tatsächlich wirkende Reibungskraft zu messen haben wir einen Kraftmesser über eine Schnur mit der Magnetstange verbunden und die ferromagnetische Stange gedreht.
[[Datei:Messen der tatsächlich wirkenden Reibungskraft.png|mini|ohne]]

Das Drehmoment in Richtung △X wurde mithilfe eines Geodreiecks, der Magnetstange, einer Schnur die per Hand bewegt bzw. gezogen wurde und mit der Magnetstange verbunden war und einem Bildschrim im Hintergrund der die Kraft anzeigte, ermittelt.
[[Datei:Drehmoment nach delta X.png|mini|ohne]]
==Daten==
[[Datei:Simulierte Kraft zur Neutralposition.png|mini|Simulierte Kraft zur Neutralposition]]

Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!
==Fazit==
Eine kurze Zusammenfassung eurer Erkenntnisse.
==Erfolge==
Teilnahme an GYPT Bundesrunde.

==Quellen==
[https://www.youtube.com/watch?v=k0oNkO2YI-w Video zum Stick slip prinzip]

Eure wichtigsten verwendeten Quellen mit Verweisen im Text!

Climbing Magnets

2025-06-17T20:09:52Z

GeorgiosW:

==Thema==
In unserem Experiment, welches von dem diesjährigen GYPT gestellt wurde, geht es um ein besonderes physikalisches Phänomen wobei scheinbar wie durch Magie eine Magnetstange anfängt nach oben zu schweben, was genau dahinter steckt klären wir in diesem Artikel auf.

Die konkrete Aufgabe des GYPT für das Projekt 04 Climbing Magnets lautet wie folgt:

Attach a rod assembled from cylindrical neodymium magnets horizontally to a vertical ferromagnetic rod. Limit the motion of the magnets to the vertical direction. When the ferromagnetic rod is spun around its axis of symmetry, the magnetic rod begins to climb up. Explain this phenomenon and investigate how the rate of climbing depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Befestige eine Stange, die aus zylindrischen Neodym-Magneten zusammengesetzt ist, waagrecht an einer senkrechten ferromagnetischen Stange. Begrenze die Bewegung der Magnete auf die vertikale Richtung. Wenn die ferromagnetische Stange um ihre Symmetrieachse gedreht wird, beginnt die magnetische Stange aufzusteigen. Erkläre dieses Phänomen und untersuche, wie die Aufstiegsgeschwindigkeit von den relevanten Parametern abhängt.

Untersuchte Parameter:

$$F_r$$ =Reibung

$$R_d$$=Drehgeschwindigket der angetriebenen Stange

m=Masse

Zusätzliche Parameter die wichtig sind:

==Theorie==
Im Verlauf unseres Projekts wurde deutlich, dass die Aufwärtsbewegung der Magnetstange nicht durch eine einzige Ursache erklärt werden kann. Bei diesem Experiment ist das Zusammenspiel zwischen Reibung, Gewichtskraft, Rotation und aus dem daraus entstandenem Drehmoment.

==Aufbau==
[[Datei:Versuchsaufbau climbing magnets.png|mini|448x448px]]
Unser Versuchsaufbau besteht grundsätzlich aus einer vertikal ausgerichteten ferromagnetischen Stange die fest mit einem Labormotor verbunden ist und von diesem angetrieben werden kann, wobei der Labormotor über Tischklemmen an einem Tisch befestigt ist. Die ferromagnetische Stange wird außerdem an ihrem oberen Ende, durch eine zusätzlich am Tisch befestigte Stange, stabilisiert. An der ferromagnetischen Stange befindet sich senkrecht eine aus Neodym-Dauermagneten bestehende Magnetstange (dann horizontal ausgerichtet), welche durch eine nicht-ferromagnetische Messleiste (welche parallel zu der ferromagnetischen Stange aufgestellt wird) in ihrer horizontalen Rotation um die ferromagnetische blockiert wird.

Um die ausgewählten Parameter zu untersuchen haben wir mehrere Neodymmagnetenstangen verwendet, die sich in ihrem Durchmesser und ihrer Länge unterschieden haben.
[[Datei:Stange(D=1cm, L=12,8cm)..png|ohne|mini]]
[[Datei:Stange(D=1,5, L=12,8cm).png|ohne|mini]]
Um die Reibungskraft der Magnetstangen zu messen haben wir mithilfe eines Kraftmesser die Magnetstange an der ferromagnetischen Stange gleichmäßig per Hand entlang gedrückt.
[[Datei:Reibungsmessungsaufbau.png|mini|ohne]]
Force sensor=Kraftmesser

Um die tatsächlich wirkende Reibungskraft zu messen haben wir einen Kraftmesser über eine Schnur mit der Magnetstange verbunden und die ferromagnetische Stange gedreht.
[[Datei:Messen der tatsächlich wirkenden Reibungskraft.png|mini|ohne]]

Das Drehmoment in Richtung △X wurde mithilfe eines Geodreiecks, der Magnetstange, einer Schnur die per Hand bewegt bzw. gezogen wurde und mit der Magnetstange verbunden war und einem Bildschrim im Hintergrund der die Kraft anzeigte, ermittelt.
[[Datei:Drehmoment nach delta X.png|mini|ohne]]
==Daten==
[[Datei:Simulierte Kraft zur Neutralposition.png|mini|Simulierte Kraft zur Neutralposition]]

Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!
==Fazit==
Eine kurze Zusammenfassung eurer Erkenntnisse.
==Erfolge==
Teilnahme an GYPT Bundesrunde.

==Quellen==
[https://www.youtube.com/watch?v=k0oNkO2YI-w Video zum Stick slip prinzip]

Eure wichtigsten verwendeten Quellen mit Verweisen im Text!

Climbing Magnets

2025-06-17T20:03:28Z

GeorgiosW: /* Daten */

==Thema==
In unserem Experiment, welches von dem diesjährigen GYPT gestellt wurde, geht es um ein besonderes physikalisches Phänomen wobei scheinbar wie durch Magie eine Magnetstange anfängt nach oben zu schweben, was genau dahinter steckt klären wir in diesem Artikel auf.

Die konkrete Aufgabe des GYPT für das Projekt 04 Climbing Magnets lautet wie folgt:

Attach a rod assembled from cylindrical neodymium magnets horizontally to a vertical ferromagnetic rod. Limit the motion of the magnets to the vertical direction. When the ferromagnetic rod is spun around its axis of symmetry, the magnetic rod begins to climb up. Explain this phenomenon and investigate how the rate of climbing depends on relevant parameters.

Deutsche Übersetzung: Befestige eine Stange, die aus zylindrischen Neodym-Magneten zusammengesetzt ist, waagrecht an einer senkrechten ferromagnetischen Stange. Begrenze die Bewegung der Magnete auf die vertikale Richtung. Wenn die ferromagnetische Stange um ihre Symmetrieachse gedreht wird, beginnt die magnetische Stange aufzusteigen. Erkläre dieses Phänomen und untersuche, wie die Aufstiegsgeschwindigkeit von den relevanten Parametern abhängt.

Untersuchte Parameter:

$$F_r$$ =Reibung

Rd=Drehgeschwindigket der angetriebenen Stange

m=Masse

Zusätzliche Parameter die wichtig sind:

==Theorie==
Im Verlauf unseres Projekts wurde deutlich, dass die Aufwärtsbewegung der Magnetstange nicht durch eine einzige Ursache erklärt werden kann. Bei diesem Experiment ist das Zusammenspiel zwischen Reibung, Gewichtskraft, Rotation und aus dem daraus entstandenem Drehmoment.

==Aufbau==
[[Datei:Versuchsaufbau climbing magnets.png|mini|448x448px]]
Unser Versuchsaufbau besteht grundsätzlich aus einer vertikal ausgerichteten ferromagnetischen Stange die fest mit einem Labormotor verbunden ist und von diesem angetrieben werden kann, wobei der Labormotor über Tischklemmen an einem Tisch befestigt ist. Die ferromagnetische Stange wird außerdem an ihrem oberen Ende, durch eine zusätzlich am Tisch befestigte Stange, stabilisiert. An der ferromagnetischen Stange befindet sich senkrecht eine aus Neodym-Dauermagneten bestehende Magnetstange (dann horizontal ausgerichtet), welche durch eine nicht-ferromagnetische Messleiste (welche parallel zu der ferromagnetischen Stange aufgestellt wird) in ihrer horizontalen Rotation um die ferromagnetische blockiert wird.

Um die ausgewählten Parameter zu untersuchen haben wir mehrere Neodymmagnetenstangen verwendet, die sich in ihrem Durchmesser und ihrer Länge unterschieden haben.
[[Datei:Stange(D=1cm, L=12,8cm)..png|ohne|mini]]
[[Datei:Stange(D=1,5, L=12,8cm).png|ohne|mini]]
Um die Reibungskraft der Magnetstangen zu messen haben wir mithilfe eines Kraftmesser die Magnetstange an der ferromagnetischen Stange gleichmäßig per Hand entlang gedrückt.
[[Datei:Reibungsmessungsaufbau.png|mini|ohne]]
Force sensor=Kraftmesser

Um die tatsächlich wirkende Reibungskraft zu messen haben wir einen Kraftmesser über eine Schnur mit der Magnetstange verbunden und die ferromagnetische Stange gedreht.
[[Datei:Messen der tatsächlich wirkenden Reibungskraft.png|mini|ohne]]

Das Drehmoment in Richtung △X wurde mithilfe eines Geodreiecks, der Magnetstange, einer Schnur die per Hand bewegt bzw. gezogen wurde und mit der Magnetstange verbunden war und einem Bildschrim im Hintergrund der die Kraft anzeigte, ermittelt.
[[Datei:Drehmoment nach delta X.png|mini|ohne]]
==Daten==
[[Datei:Simulierte Kraft zur Neutralposition.png|mini|Simulierte Kraft zur Neutralposition]]

Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!
==Fazit==
Eine kurze Zusammenfassung eurer Erkenntnisse.
==Erfolge==
Teilnahme an GYPT Bundesrunde.

==Quellen==
[https://www.youtube.com/watch?v=k0oNkO2YI-w Video zum Stick slip prinzip]

Eure wichtigsten verwendeten Quellen mit Verweisen im Text!

Climbing Magnets

2025-06-17T19:38:45Z

GeorgiosW:

Climbing Magnets

2025-06-17T19:37:27Z

GeorgiosW:

Datei:Drehmoment nach delta X.png

2025-06-17T19:36:19Z

GeorgiosW:

Drehmoment nach delta X

Datei:Messen der tatsächlich wirkenden Reibungskraft.png

2025-06-17T19:28:28Z

GeorgiosW:

Messen der tatsächlich wirkenden Reibungskraft

Datei:Reibungsmessungsaufbau.png

2025-06-17T19:22:01Z

GeorgiosW:

Reibungsmessungsaufbau

Datei:Stange(D=1,5, L=12,8cm).png

2025-06-17T19:09:48Z

GeorgiosW:

Stange(D=1,5, L=12,8cm)

Datei:Stange(D=1cm, L=12,8cm)..png

2025-06-17T19:08:52Z

GeorgiosW:

Stange(D=1cm, L=12,8cm).

Datei:Stange(D=1cm, L=12,8cm).png

2025-06-17T19:06:30Z

GeorgiosW:

Stange(D=1cm, L=12,8cm)

Climbing Magnets

2025-06-17T18:55:12Z

GeorgiosW: