Aufbau und Gestaltung von Demonstrationsexperimenten zu ...

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Versuch 31 - Demonstrationsexperimente zu Drehimpuls und Trägheitsmoment Seite 21 Aufgabenstellung1. Verbinden Sie zwei identische Schwungräder über die Klauenkupplung miteinanderund leiten Sie aus dem Drehverhalten der Räder Aussagen über den Drehimpuls ab.2. Betrachten Sie den entsprechenden translatorischen Stoßvorgang und vergleichenSie die Ergebnisse mit denen aus dem Drehstoß erzielten Beobachtungen.3. Koppeln Sie zwei unterschiedliche Schwungräder über die Klauenkupplung miteinander.Welche Informationen bezüglich des Trägheitsmoments können Sie ausdiesen Drehstößen gewinnen?4. Verwenden Sie für das Koppeln zweier Schwungräder die Rutschkupplung undwiederholen Sie die angesprochenen Kupplungskombinationen. Erarbeiten Sie ausdem Drehverhalten der Räder wiederum Eigenschaften der Größen Drehimpulsund Trägheitsmoment.Abb. 1: Versuchsaufbau zur Kombination zweier Schwungräder über die Klauenkupplung.92
Versuch 31 - Demonstrationsexperimente zu Drehimpuls und Trägheitsmoment Seite 32 GrundlagenBewegungen starrer Körper stellen Überlagerungen zweier verschiedener Bewegungsformendar, die sich in translatorische und rotatorische Bewegungen unterteilen. Währendreine Translationen solche Bewegungen charakterisieren, bei denen alle Punkte einesObjekts Positionswechsel entlang kongruenter Bahnen ausführen, beschreiben bei Rotationenalle Körperelemente konzentrische Kreise um die Drehachse.Zur Beschreibung von Drehbewegungen werden in Analogie zu den translatorischenGrößen Ort, Geschwindigkeit und Beschleunigung eines Körpers die entsprechendenWinkelgrößen eingeführt:Winkel:ϕWinkelgeschwindigkeit:Winkelbeschleunigung:⃗ω = d⃗ϕdt⃗α = d⃗ωdt .Die Richtung der Winkelgeschwindigkeit stimmt mit der Orientierung der Drehachse desrotierenden Körpers überein, während die Länge des Vektors ⃗ω dem Betrag der momentanenWinkelgeschwindigkeit entspricht.Zerlegt man den starren Körper in seine einzelnen Massenteilchen, so sind die Geschwindigkeiten⃗v der durch die Ortsvektoren ⃗r beschriebenen Teilchen über den Zusammenhang⃗v = ⃗ω × ⃗r (1)mit der Winkelgeschwindigkeit ⃗ω des rotierenden Körpers verknüpft.2.1 Das DrehmomentUm einen starren Körper in Drehung zu versetzen, muss eine Kraft auf ihn einwirken.Maßgebend für die Drehbewegung ist das vektorielle Produkt aus angreifender Kraft ⃗ Fund dem Ortsvektor ⃗r zum Angriffspunkt der Kraft⃗M = ⃗r × ⃗ F .Diese Größe wird als Drehmoment ⃗ M bezüglich des Koordinatenursprungs bezeichnet.93
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WISSENSCHAFTLICHE ARBEITFÜR DAS ST
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1. EinleitungDrehbewegungen jeglich
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2. Physikalische GrundlagenFür den
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2.2 Rotationen um raumfeste AchsenD
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2.2 Rotationen um raumfeste AchsenW
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2.3 Die Vektornatur der RotationTab
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2.3 Die Vektornatur der Rotationein
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2.4 DrehstößeUmsortieren und Anwe
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2.4 Drehstöße3. Fall: I 1 > I 2Be
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2.5 Bestimmung von Trägheitsmoment
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3. Der VersuchsaufbauDie in dieser
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3.2 Die einzelnen Komponenten des V
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Seite 53 und 54: 3.3 Vorstellung der Demonstrationse
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Seite 57 und 58: 4.1 Vorbereitende MessungenMithilfe
Seite 59 und 60: 4.1 Vorbereitende Messungenmithilfe
Seite 61 und 62: 4.2 Experimente mit der Klauenkuppl
Seite 81 und 82: 4.3 Experimente mit der Rutschkuppl
Seite 89 und 90: 5. Die Einbindung in denSchulunterr
Seite 91 und 92: 5.3 Einsatz der Experimente im Schu
Seite 93 und 94: 6. Versuchsanleitung für einenLabo
Seite 95: Versuch 31Demonstrationsexperimente
Seite 99 und 100: Versuch 31 - Demonstrationsexperime
Seite 105 und 106: 7. ZusammenfassungZiel dieser wisse
Seite 107 und 108: A. Messwerte zur Bestimmung derTrä
Seite 109 und 110: Schwungrad Typ 2Masse: m = (244 ±
Seite 111 und 112: Schwungrad Typ 3Masse: m = (664 ±
Seite 113 und 114: B. Messwerte zum Koppeln derSchwung
Seite 115 und 116: f 1 in s −1 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3
Seite 117 und 118: Experimente mit der RutschkupplungM
Seite 119: C. Auflistung der InternetquellenAu
Seite 128 und 129: Literaturverzeichnis[15] Patzner: A
Seite 131: ErklärungIch erkläre, dass ich di
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