IPhO-Aufgabensammlung Inhaltsverzeichnis

Experimentelle Aufgaben
Bei den experimentellen Aufgaben ist generell davon auszugehen, dass Millimeterpapier und
Zeichengerät gegeben sind. Wenn es um Stromkreise geht, stehen immer ausreichend viele Kabel,
Krokodilklemmen, etc. zu Verfügung.
Die Zeichnungen der Blackboxen werden in den Klausuren selbstverständlich nicht angegeben.
Aufgabe 132: Ein Rollpendel (22 Punkte)
In einer ca. 8 cm großen runden Blechdose ist an einer Seite der Innenwand ein Zusatzgewicht
angebracht. Der Schwerpunkt ist somit seitlich verschoben.
Materialien:
• exzentrische Dose
• Stativstange
• Stoppuhr
• Schere
• Bindfaden
• Lineal (kann auch als Experimentiergerät dienen)
• Gewicht 46 g
Aufgaben:
(a) Bestimmen Sie mit Hilfe von Rollschwingungen das Trägheitsmoment J der exzentrischen
Dose bezüglich ihrer Zylinderachse. (Tipp: Energieansatz)
Dazu benötigen Sie die Ergebnisse der Teilaufgaben 2. und 3. (11 Punkte)
(b) Bestimmen Sie den Abstand s des Schwerpunktes der Dose von ihrer Mittelachse. (7 Punkte)
(c) Bestimmen Sie die Masse M der Dose. (4 Punkte)
Hinweis:
• Für kleine Winkel gelten die Näherungen sin ϕ ≈ ϕ und cos ϕ ≈ 1 − ϕ2
2 .
• Der steinersche Satz besagt für das Trägheitsmoment eines Körpers um eine um a vom
Schwerpunkt entfernte Achse
J = Js + M · a 2 ,
wobei Js das Trägheitmoment bezüglich einer parallel verlaufenden Schwerpunktachse
bezeichnet.
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