Aufbau und Gestaltung von Demonstrationsexperimenten zu ...

3 Der VersuchsaufbauDurch die drehbare Komponente des Tischs kann das vom Drehzahlmesser emittierteLicht unter beliebigen Winkeln auf das Schwungrad treffen. Ausrichtungendes Messgeräts, die auch ein Auftreffen des Lichtstrahls unter einem Winkel vonca. 30 ◦ ermöglichen, sind notwendig, um Mehrfachreflexionen an der Oberfläche desSchwungrads zu vermeiden. Bei der Aufnahme der Daten ist zu beachten, dass dieverwendeten Materialien wie Stahl und Aluminium selbst reflektierende Eigenschaftenbesitzen und damit den Einsatz der vorgestellten Drehzahlmesser verhindern. Umdiese Unzulänglichkeit zu beheben, erhielten die Schwungräder vor ihrer Verwendungin den Demonstrationsexperimenten eine schwarze, nicht spiegelnde Lackierung, aufwelcher die Reflexmarken angebracht wurden.Des Weiteren ist zu beachten, dass die Drehzahlmessung nur dann erfolgen kann, wenndie entsprechende Taste auf dem Messgerät gedrückt gehalten wird. Um dieses permanenteund per Hand auszuführende Betätigen der Bedientaste zu unterbinden, wurdegemäß Abbildung 3.15 noch ein Bügel auf dem drehbar gelagerten Tisch angebracht.An diese Vorrichtung ist noch ein zusätzlicher Knopf montiert, der beim Umlegen desBügels auf die Bedientaste zur Aufnahme der Messwerte drückt. Durch diese Konstruktionist folglich die Messung der Drehzahl ohne eigenes Handanlegen möglich.3.3. Vorstellung der DemonstrationsexperimenteUm Kenntnisse im Umgang mit den für Drehbewegungen charakteristischen Größendes Drehimpuls und Trägheitsmoments zu erlangen, sind die Demonstrationsexperimenteso entwickelt worden, dass aufgrund der Analogie zwischen Translation und Rotationein phänomenologischer Erkenntnisgewinn möglich ist. Die hierfür eingesetztenExperimente sowie die ihnen zugrundeliegende Konstruktionsidee sind im Folgendenaufgeführt.3.3.1. Experimente mit der KlauenkupplungIn den Erläuterungen zur Klauenkupplung wurde bereits aufgeführt, dass dieses Verbindungselementeinen Drehstoß simuliert, der in Analogie zum elastischen Stoß zweierKörper in der Translationsmechanik beschrieben werden kann. Die in diesem Zusammenhangerlangten Kenntnisse sollen auf Drehbewegungen übertragen werden, umdamit eine Erweiterung des Wissenshorizonts im Bereich der Rotation starrer Körperzu ermöglichen.Kopplung zweier Schwungräder gleicher TrägheitsmomenteFür das Kuppeln zweier Schwungräder identischer Trägheitsmomente kommen zweiRäder vom Typ 1 zum Einsatz, von denen eines der beiden Objekte in Drehung versetztwird und mithilfe der aufgesetzten Klauenkupplung eine Übertragung der Drehbewegungan das zuvor ruhende Rad ermöglicht. Abbildung 3.16 zeigt den zugehörigenVersuchsaufbau.48