Aufbau und Gestaltung von Demonstrationsexperimenten zu ...

4.3 Experimente mit der Rutschkupplungim Anhang wieder. Die Angabe der Drehzahlen erfolgt dabei mit einem Fehler vonσ f = 0, 1 s −1 . Das negative Vorzeichen für die Drehzahlen f 2 des Aluminiumrads kennzeichnendie zum anderen Schwungrad entgegensetzte Drehrichtung.Tabelle 4.17.Auswahl einiger Messdaten für die Kopplung eines Schwungrads vom Typ 1 mit dem Radvom Modell 2.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 2 in s −1 - 2,0 - 2,0 - 3,0 - 3,0 - 4,0 - 4,0 - 5,0 - 5,0 - 6,0 - 6,0f ′ 1, f ′ 2 in s −1 0,7 0,8 1,1 1,2 1,5 1,6 1,9 2,0 2,2 2,3AuswertungFür die Interpretation der Messergebnisse bedient man sich wieder des entsprechendenVorgangs aus der Translationsmechanik. In dem vorliegenden Experiment bestehtdieses Analogon aus einem unelastischen Stoß zweier Körper unterschiedlicherMassen, die sich gleich schnell einander nähern. Nach einem solchen Stoß haften diebeiden Objekte aneinander und bewegen sich mit einer gemeinsamen Geschwindigkeit,deren Richtung mit der Orientierung des schwereren Körpers übereinstimmt.Überträgt man diese Erscheinungen durch Austausch der entsprechenden Größen aufden in diesem Experiment vorliegenden Drehstoß, so kann gefolgert werden, dass dasSchwungrad vom Typ 1, dessen Drehrichtung die beiden Körper nach dem Zusammentreffenübernommen haben, ein größeres Trägheitsmoment als sein Stoßpartnerbesitzt. Da sich die beiden im Versuch eingesetzten Schwungräder nur in ihrer Masseunterscheiden, kann wiederum die Schlussfolgerung gezogen werden, dass die Masseeines Objekts sein Trägheitsmoment beeinflusst.Um noch eine Aussage über die Qualität dieser Umsetzung eines unelastischen Drehstoßeszu treffen, kann aus den aufgenommenen Messdaten das Verhältnis I St,gr /I Aluder Trägheitsmomente der Schwungräder vom Typ 1 und 2 berechnet und mit denWerten verglichen werden, die sich aus den Ergebnissen der vorbereitenden Messungenergeben. Für die Bestimmung des Verhältnisses I St,gr /I Alu aus den Messdaten wirderneut von der Drehimpulserhaltung ausgegangen, die hierfür folgenden ZusammenhangliefertI St,gr= f 1 + f 1′ . (4.8)I Alu f 1 − f 1′Hierbei wurde verwendet, dass die Drehzahlen f 1 und f 2 bis auf ihr Vorzeichen übereinstimmenund somit f 1 = - f 2 gilt.Die für die Messdaten aus Tabelle 4.17 berechneten Werte I St,gr /I Alu sind mit ihremFehler in der nachfolgenden Tabelle 4.18 angegeben.81