CASSY Lab 2 - Institut für Experimentelle Kernphysik

Nutation des Kreisels
auch für Pocket-CASSY geeignet
Grundlagen
CASSY Lab 2
Im Versuch wird die Nutationsfrequenz fN eines kräftefreien Kreisels in Abhängigkeit von der Drehfrequenz fD der
Kreiselscheibe untersucht.
Es gilt der Zusammenhang: fD = JS/JK · fN
mit JS = ½m·r 2 : Trägheitsmoment der Kreiselscheibe um ihre Drehachse
und JK: Trägheitsmoment des Kreisels um die Kreiselachse (Aufhängepunkt)
Das Trägheitsmoment des Kreisels JK setzt sich im Wesentlichen aus den Trägheitsmomenten der Kreiselstange J1,
der Kreiselscheibe J2 und der Ausgleichsmasse J3 jeweils um die Kreiselachse zusammen.
Für J1 gilt mit Hilfe des Satzes von Steiner: J1 = mSt/12 · l 2 + mSt · s 2 ,
mit l: Länge der Stange, mSt: Masse der Stange, s: Abstand der Kreiselachse vom Schwerpunkt (Mitte) der Stange.
Für J2 gilt: J2 = mKS · aKS 2 ,
mit mKS: Masse der Kreiselscheibe, aKS: Abstand von der Kreiselachse.
Entsprechend wird J3 berechnet (mit mAM: Masse der Ausgleichmasse).
Versuchsbeschreibung
Die Nutationsfrequenz wird mit dem Drehbewegungssensor bestimmt, der auf die Kreiselachse gesteckt wird. Dazu
wird die Periodendauer TN des vertikalen Anteils der Nutationsbewegung des Kreisels gemessen und daraus die
Nutationsfrequenz fN = 1/TN berechnet. Die Drehfrequenz wird mit der Reflexionslichtschranke bestimmt. Dazu wird
die Periodendauer TD der Drehbewegung der Kreiselscheibe gemessen und daraus die Drehfrequenz fD = 1/TD berechnet.
Benötigte Geräte
1 Sensor-CASSY 524 010 oder 524 013
1 CASSY Lab 2 524 220
1 Drehbewegungssensor S 524 082
1 Timer S 524 074
1 Reflexionslichtschranke 337 468
1 Kreisel 348 20
© by LD DIDACTIC GmbH · Leyboldstraße 1 · D-50354 Hürth · www.ld-didactic.com
Tel: +49-2233-604-0 · Fax: +49-2233-222 · E-Mail: info@ld-didactic.de · Technische Änderungen vorbehalten
141