Projekttage 2014: GeoLab am GFZ Potsdam

Labortag im GeoLab am GFZ Potsdam
Thema: Das Schwerefeld der Erde

Am zweiten der Projekttage 2014 führte der Leistungskurs Physik (PHY41) eine Exkursion zum GFZ (Geoforschungszentrum Potsdam) durch, um dort im GeoLab einen Labortag zum Thema „Schwerefeld der Erde“ zu verbringen.

Das GeoLab befindet sich im Gebäude des Großen Refraktors auf dem Telegrafenberg.

Nach einer ausführlichen Einführung des Dozenten Dr. Neumeyer in das Schwerefeld der Erde und die verschiedenen Methoden seiner Messung wurden die Messgeräte vorgestellt, die an diesem Tag Verwendung finden sollten. Dann ging es zur Stärkung erst einmal zum Mittagessen.

Nach der Mittagspause begann nun der praktische Teil des Labortages: In drei Gruppen führten die Schüler jeweils abwechselnd drei verschiedene Messungen der Schwerebeschleunigung „g“ durch.

Die erste Messung erfolgte mit Hilfe eines sogenannten Reversionspendels. Zitat aus Wikipedia (http://de.wikipedia.org):

„Ein Reversionspendel ist in der Gravimetrie ein Pendel zur Messung der Schwerebeschleunigung. Es hat zwei verstellbare Punkte oder Achat-Schneiden zur Aufhängung und Justierung der verstellbaren Pendelmassen. Die Besonderheit von Reversionspendeln besteht darin, dass die zwei Aufhängepunkte so eingestellt werden, dass sie exakt dieselbe Schwingungsperiode besitzen. Damit wird das schwierige Problem umgangen, den Schwerpunkt des Pendels zu bestimmen, um die Pendellänge genau zu bestimmen. Diese Aufgabe reduziert sich auf die Messung der Distanz zwischen den beiden Schneiden, deren Wert die in die Schwingungsformel einzugebende Pendellänge ist. Mit diesem Verfahren hat man bereits im 19. Jahrhundert die Erdbeschleunigung g auf etwa ein Millionstel ihres Wertes bestimmen können.“

Für zweite Messung wurden Gravimeter verwendet, um damit entlang einer Linie im Gelände des Telegrafenberges Unterschiede der Schwerebeschleunigung festzustellen. Zum Gravimeter wieder ein Zitat aus Wikipedia (http://de.wikipedia.org):

„Die um die Mitte des 20. Jahrhunderts entwickelten Gravimeter nach dem Prinzip der Federwaage haben diese Genauigkeit [des Reversionspendels] nur durch hohen Aufwand an Konstruktion, Rechenmethoden und Reduktionen erreicht, sind aber mittlerweile um den Faktor 10 bis 100 genauer geworden.“

Die Justierung dieser hochempfindlichen Messinstrumente war jedes Mal sehr aufwändig. Danach wurden Unterschiede der Schwerebeschleunigung nachgewiesen, die auf unterirdische Hohlräume oder in der Nähe befindliche Betongebäude zurückzuführen waren.

Bei der dritten Messung wurden die geringen Unterschiede der Schwerebeschleunigung gemessen, die sich durch die unterschiedliche Höhe der Etagen eines Treppenhauses ergaben.

Der Labortag am GFZ Potsdam war interessant und die ungewöhnlichen Messungen haben Spaß gemacht. Am Ende gegen 16 Uhr waren alle rechtschaffen müde.

Text und Fotos: Kirski