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7. Versuchsbeispiele
Zur Zeitmessung sind folgende Geräte empfehlens-
wert:
1 Mechanische Stoppuhr
oder
1 Laserreflexsensor
und
1 Digitalzähler (115 V, 50/60 Hz)
oder
1 Digitalzähler (230 V, 50/60 Hz)
7.1 Gleichmäßig beschleunigte Drehbewegung
7.1.1 Erstellung eines Drehwinkel-Zeit-Diagramms
Empfohlene Parameter:
Beschleunigende Masse m
Stufenrolle r
= 10 mm
M
Zusatzmasse m
= 25 g Abstand r
J
Drehwinkel ϕ = 10°, 40°, 90°, 160°, 250°
•
Zusatzmassen im gleichen Abstand von der Dreh-
achse auf die Hantelstange aufschieben.
•
Bindfaden am Metallzapfen der Drehscheibe
befestigen und ca. 5-6 Mal um eine Stufenscheibe
wickeln.
•
Das andere Ende des Fadens über die Umlenkrolle
legen und einen der S-Haken daran festknoten.
•
Den S-Haken so aufhängen, dass er über eine
Tischkante hängt.
•
Drehscheibe in die gewünschte Winkelposition
drehen und mit dem Zeiger arretieren.
•
Kompressor einschalten.
•
Hebel nach unten drücken und die Drehbewe-
gung auslösen. Gleichzeitig die Zeitmessung mit
der Stoppuhr starten.
•
Bei Nulldurchgang (Nullmarke passiert die Positi-
on des Zeigers) Zeitmessung stoppen und abgele-
sene Zeit notieren.
•
Zeiten für verschiedene Drehwinkel bestimmen
und ein t-ϕ-Diagramm erstellen.
Für die empfohlenen Parameter ergeben sich folgende
Zeiten:
10°
40°
2 s
4 s
7.2 Winkelbeschleunigung in Abhängigkeit des
Drehmoments
7.2.1 Winkelbeschleunigung in Abhängigkeit der be-
schleunigenden Masse
Empfohlene Parameter:
Drehwinkel ϕ = 90°
Zusatzmasse m
= 50 g; Abstand
J
U40801
U8533380
U8533341-115
U8533341-230
= 2 g
M
= 170 mm
J
90°
160°
250°
6 s
8
10 s
= 210 mm
r
J
Stufenrolle r
= 10 mm
M
Beschleunigende Massen m
•
Experimentieraufbau wie unter 6.1 beschrieben.
•
Zeiten für den gleichen Drehwinkel mit unter-
schiedlichen
bestimmen und die entsprechende Winkelbe-
schleunigung α berechnen.
Abhängigkeit der Winkelbeschleunigung α von der
•
beschleunigenden
Diagramm darstellen.
7.2.2 Winkelbeschleunigung in Abhängigkeit des Stu-
fenrollenradius
Empfohlene Parameter:
Drehwinkel ϕ = 90°
Zusatzmasse m
= 50 g; Abstand
J
Beschleunigende Masse m
Stufenrollenradius r
•
Experimentieraufbau wie unter 6.1 beschrieben.
•
Zeiten für den gleichen Drehwinkel mit unter-
schiedlichen Stufenrollenradien r
und die entsprechende Winkelbeschleunigung α
berechnen.
Abhängigkeit der Winkelbeschleunigung α vom
•
Radius der Stufenrolle r
darstellen.
7.3 Winkelbeschleunigung in Abhängigkeit des
Trägheitsmoments
7.3.1 Trägheitsmoment in Abhängigkeit der Zusatz-
masse
Empfohlene Parameter:
Drehwinkel ϕ = 90°
Beschleunigende Masse m
Stufenrollenradius r
Zusatzmasse m
= 0 g, 12,5 g, 25 g, 50 g
J
Abstand r
= 210 mm
J
•
Experimentieraufbau wie unter 6.1 beschrieben.
•
Zeiten für den gleichen Drehwinkel mit unter-
schiedlichen Zusatzmassen m
stand r
bestimmen und das entsprechende Träg-
J
heitsmoment J berechnen.
•
Abhängigkeit des Trägheitsmoments J von der
Zusatzmasse m
J
len.
7.3.2 Trägheitsmoment in Abhängigkeit des Abstands
der Zusatzmasse von der Drehachse
Empfohlene Parameter:
Drehwinkel ϕ = 90°
Beschleunigende Masse m
4
= 1 g, 2 g, 3 g, 4 g
M
beschleunigenden
Massen
Masse
in
einem
= 210 mm
r
J
= 2 g
M
= 5 mm, 10 mm, 15 mm
M
M
in einem r
-α-Diagramm
M
M
= 2 g
M
= 10 mm
M
bei gleichem Ab-
J
in einem
-J-Diagramm darstel-
m
J
= 2 g
M
m
M
-α-
m
M
bestimmen
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