Aufbau und Gestaltung von Demonstrationsexperimenten zu ...

4 Messungen und Auswertungendurch eine Drehzahl aus, die in den meisten der getätigten Messungen betragsmäßigdiejenige des zweiten Körpers übertrifft. Bei der in Teil (a) gewählten Kombinationdes Aluminiumrads mit einem Rad vom Typ 1 verhalten sich die Drehzahlen derSchwungräder nach dem Stoß genau umgekehrt. Diese Beobachtungen sind besondersfür hohe Anfangsdrehzahlen gut zu erkennen.Tabelle 4.11.Auswahl einiger Messdaten für die Kopplung eines Schwungrads vom Typ 3 mit einemruhenden Rad vom Modell 1.f 1 in s −1 2,0 2,0 3,0 3,0 4,0 4,0 5,0 5,0 6,0 6,0f ′ 1 in s −1 - 0,6 - 0,7 - 1,2 - 1,1 - 1,7 - 1,7 - 2,2 - 2,2 - 2,5 - 2,6f ′ 2 in s −1 0,7 0,7 1,1 1,1 1,5 1,6 1,9 2,0 2,4 2,4AuswertungAus dem Drehverhalten der beiden Schwungräder nach dem Drehstoß lässt sich mithilfeder Analogie zu translatorischen Stoßvorgängen wie in Versuchsteil (a) folgern,dass das Rad vom Typ 3, das durch seinen kleineren Durchmesser hervorsticht, überein geringeres Trägheitsmoment als sein Stoßpartner verfügt. Zudem kann aus den Beobachtungengefolgert werden, dass der Wert des Trägheitsmoments nicht ausschließlichdurch die Masse des Objekts festgelegt wird, sondern auch die Verteilung derMasse eine entscheidende Rolle spielt. Denn wie das in diesem Versuchsteil eingesetzteSchwungrad vom Typ 3 zeigt, kann auch trotz der mit dem Rad vom Modell 1übereinstimmenden Masse ein kleineres Trägheitsmoment verzeichnet werden. Maßgebendfür diesen Wert ist der geringere Durchmesser des Schwungrads vom Typ 3,infolgedessen die Masse des Rads näher an der Drehachse konzentriert ist. Dies lässtim Hinblick auf die Massenverteilung des Schwungrads vom Modell 1 die Schlussfolgerungzu, dass Masse, die weiter von der Drehachse entfernt ist, für die Größedes Trägheitsmoments eine stärkere Wirkung besitzt als in Achsennähe angesammelteMasse.Anhand der aufgenommenen Messdaten lassen sich nicht nur qualitative Aussagenüber das Verhältnis der Trägheitsmomente der beteiligten Schwungräder treffen, sondernes ist auch eine quantitative Größenbestimmung des Quotienten I St,gr /I St,kl möglich.In Tabelle 4.12 sind die berechneten Verhältnisse dieser Trägheitsmomente aufgeführt.Dabei ist zu erkennen, dass auch für die vorliegende Kombination zweierSchwungräder gleicher Masse, aber unterschiedlicher Abmessungen die mithilfe derDrehzahlen ermittelten Verhältnisse I St,gr /I St,kl den Quotienten68