Aufbau und Gestaltung von Demonstrationsexperimenten zu ...

4.3 Experimente mit der Rutschkupplungwegungszustände auf. Während eines der beiden Räder in Drehung versetzt wird,zeichnet sich das zweite Objekt durch seinen ruhenden Zustand aus. Für den zweitenVersuchsteil werden beide Schwungräder mit einer betraglich gleich großen Winkelgeschwindigkeitversehen, jedoch weisen ihre Rotationen entgegengesetzte Drehrichtungenauf.(a) Kopplung eines rotierenden Schwungrads mit einem ruhenden RadFür das Verbinden eines rotierenden Schwungrads mit einem ruhenden Rad über dieRutschkupplung werden beide Räder zunächst wieder auf den Fahrbahnwagen montiert.Bei dem hier vorliegenden Verbindungselement genügt es im Vergleich zu denExperimenten mit der Klauenkupplung nicht, den mit dem rotierenden Schwungradausgestatteten Wagen anzustoßen, um so auch ohne weiteres Einwirken ein Ineinandergreifender Kupplungshälften und damit ein Übertragen der Drehbewegung zuermöglichen. Für die Simulation eines unelastischen Drehstoßes mithilfe der Rutschkupplungmüssen die Fahrbahnwagen mindestens so lange aneinander gedrückt werden,bis für beide Schwungräder dieselbe Drehzahl gemessen werden kann.Beobachtungen und MessergebnisseWenn das mit dem Flügelelement ausgestattete Schwungrad in Drehung versetzt undüber das zu seiner Kupplungshälfte passende Gegenstück mit dem anderen Rad verbundenwurde, so konnte während des Einkupplungsvorgangs beobachtet werden, dassdie aus Aluminium hergestellten Plättchen über die Vertiefungen hinweggleiten. Dabeinimmt die Drehzahl des zu Beginn rotierenden Schwungrads ab, wohingegen das zuvorruhende Objekt in Drehung versetzt wird. Nach kurzer Zeit haken die Flügel in den fürsie vorgesehenen Vertiefungen ein und für die beiden Schwungräder kann ab diesemZeitpunkt eine identische Drehzahl registriert werden. Untersucht man diesen Einkupplungsvorgangfür verschiedene Anfangsdrehzahlen, so ist festzustellen, dass mitzunehmender Drehzahl auch die Zeitspanne bis zum Einhaken der Plättchen steigt.Widmet man der gemeinsamen Enddrehzahl der beiden Räder verstärkte Aufmerksamkeit,so ist zudem zu erkennen, dass diese Drehzahl nur unwesentlich geringer alsdie Hälfte der Anfangsdrehzahl des zu Beginn rotierenden Rads ist. Vor allem bei nichtallzu großen Drehzahlen bis zu ca. 4 Umdrehungen pro Sekunde weicht die gemeinsameUmdrehungsfrequenz nur um 0,1 - 0,2 Umdrehungen pro Sekunde von der halbenAnfangsdrehzahl ab. Für höhere Winkelgeschwindigkeiten ist eine größere Diskrepanzzu beobachten.Tabelle 4.16 zeigt eine kleine Auswahl der aufgenommenen Messdaten, die trotz dergeringen Anzahl das typische Drehverhalten der Schwungräder repräsentiert. Eineausführliche Auflistung der Messwerte ist im Anhang zu finden. Die Aufnahme dergemeinsamen Enddrehzahl f ′ 1 und f ′ 2 der beiden Schwungräder geschah direkt im Anschlussan den Einhakungsvorgang. Die Angabe der Drehzahlen erfolgt wiederum miteinem Fehler von σ f = 0,1 s −1 .77