Aufbau und Gestaltung von Demonstrationsexperimenten zu ...

3 Der Versuchsaufbauder Oberfläche der vom Schwungrad abgewandten Seite der Halterung übereinstimmt,so wäre keine Berührung der beiden kleinen Ringe möglich und es käme zu Reibungsverlusteninfolge des Kontakts zwischen dem rotierenden Fixierring und der feststehendenHaltevorrichtung.Die KupplungenDie Demonstrationsexperimente zu Drehimpuls und Trägheitsmoment basieren auf rotierendenSchwungrädern, die auf Wellen gelagert sind und über die entsprechendenWellenenden miteinander verbunden werden, sodass Drehbewegungen des einen Radsauf ein anderes übertragen werden können. Die für das Zusammenführen der Räderverantwortlichen Bauelemente werden durch die auf den Wellenenden zu montierendenKupplungen verkörpert.In den in dieser Staatsexamensarbeit vorgestellten Versuchen kommen zwei unterschiedlicheKupplungen zum Einsatz: Eine Möglichkeit zum Verbinden der Schwungräderwird durch eine auf einer Feder angebrachten Klauenkupplung realisiert, mithilfederer die Drehbewegungen der miteinander kombinierten Schwungräder in Analogiezum elastischen Stoß zweier Körper in der Translationsmechanik beschrieben werdenkönnen. Als eine brauchbare Alternative zum Koppeln der Schwungräder erweistsich die sogenannte Rutschkupplung, welche das Verhalten der Schwungräder bei ihremZusammenführen in Analogie zum unelastischen Stoß beschreibt. Diese mithilfeder verschiedenen Kupplungselemente geschaffenen Übereinstimmungen zu bekanntenStößen aus der Translationsmechanik ermöglichen es, Aussagen über die zum Impulsund zur Masse analogen Größen des Drehimpulses und Trägheitsmoments zu treffen.Die KlauenkupplungFür die allgemeine Realisierung einer Kupplung sind zwei Verbindungskomponentennötig, die auf die Enden zweier einander gegenüberliegender Wellen platziert werden.Bei der sogenannten Klauenkupplung sind die beiden Kupplungshälften an ihrer gemeinsamenBerührungsfläche jeweils mit Greifelementen, den Klauen, versehen, dieein Ineinandergreifen ermöglichen. Beim Einsatz der in den Demonstrationsexperimenteneingesetzten Verbindungskomponenten konnte eine mit zwei Klauen ausgestatteteKupplung überzeigen. Für ihre Konstruktion wurde zunächst ein aus Aluminium aufgebautesObjekt hergestellt, das sich aus zwei aufeinanderstehenden Hohlzylindernverschiedener Abmessungen zusammensetzt. Einer der beiden Körper, dessen Innendurchmesserdem Diameter der Welle angepasst ist und dessen Außenradius auf 10 mmfestgesetzt wurde, ist mit einer Höhe von 3 cm bedacht worden und wird auf die Wellegesteckt. Er dient als Halterung für die Greifkomponente der Kupplung, die aus demzweiten Hohlzylinder hergestellt wurde. Zu beachten ist jedoch, dass dieser mit seinenAbmessungen beschriebene Hohlzylinder nicht durch Schrauben auf der Welle fixiertwird, sondern locker auf der Achse sitzt. Dies ermöglicht unter Verwendung weiterer40