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3. Technische Daten
Grundplatte:
Querstange:
Stufenscheibe:
Masse:
4. Zusätzlich erforderlich
Maßstab
Digitale Stoppuhr
5. Versuchsbeispiele
5.1 Bestimmung der Winkelbeschleunigung
•
Massen auf Stange laden und mit Befestigern
sichern, Faden einfädeln und um die Stufen-
scheibe wickeln, Faden über Umlenkvorrich-
tung führen und aufwickeln, mit Gewichthän-
ger verbinden, Faden senkrecht zur Stufen-
scheibe halten. Gewichthänger festhalten.
•
Zwei Studenten halten sich mit Stoppuhren
bereit.
•
Gewichthänger loslassen.
•
Ein Student notiert die Zeit zwischen dem
Loslassen des Gewichthängers und seinem Auf-
treffen auf dem Boden.
•
Sobald die Masse den Boden berührt, notiert
der zweite Student die Zeit, die die Querstange
benötigt, um zwei Umdrehungen auszuführen.
Sicherstellen, dass die Messung gemacht wird,
bevor der Apparat aufgrund von Reibung zu
langsam wird.
•
Winkelgeschwindigkeit ω der Querstange in
Radianten/Sekunde berechnen und dabei
nicht vergessen, dass eine Drehung 2π Radian-
ten darstellt.
•
Die Winkelbeschleunigung erhält man aus der
Gleichung:
200 mm x 140 mm
600 mm
9/18 mm Ø
ca. 1,3 kg
8401550
U11902
∆
ω
α
=
t ∆
∆ω ist der für die Schlusswinkelgeschwindig-
keit berechnete Wert (die Anfangsgeschwindig-
keit betrug null) und ∆t ist die Zeit, die die
Masse benötigte, um auf den Boden zu fallen.
•
Messungen mehrere Male wiederholen und die
Ergebnisse mitteln.
•
Versuche mit verschiedenen Antriebsmassen,
Massen auf der Stange und Position der Masse
auf der Stange wiederholen. Auswirkungen auf
die Winkelgeschwindigkeit vergleichen.
5.2 Bestimmung des Drehmoments
Das Drehmoment kann theoretisch und experi-
mentell bestimmt und dann verglichen werden.
Das theoretische Drehmoment erhält man aus der
Gleichung:
τ
=
=
r
F x
rF
sin
θ
=
90
weil der Faden senkrecht zum Radius des
Apparates verläuft. r ist der Radius der Stufen-
scheibe. F=mg, wobei m die Summe der Schlitzge-
wichte mit Aufhänger ist. Folglich erhält man das
theoretische Drehmoment aus der Gleichung:
τ
=
⋅
⋅
r
m
g
•
Zur experimentellen Ermittlung den gleichen
Versuchsaufbau verwenden wie in 5.1.
•
Dazu zuerst die Winkelbeschleunigung mittels
der in Abschnitt 5.1 beschriebenen Methoden
bestimmen.
•
Trägheitsmoment durch das Messen der Ab-
stände zu den Massen auf der Querstange und
unter Verwendung der folgenden Formel be-
rechnen:
1
=
I
M
S
tan
ge
12
•
Zur Ermittlung des Drehmoments die Winkel-
beschleunigung mit dem Trägheitsmoment
multiplizieren.
τ I
=
α ⋅
•
Änderung des Drehmoments nach Verändern
des Stufenscheibenradius und Variieren der
Antriebsmassen messen.
5.3 Berechnung des Trägheitsmoments
•
Abstand von der Masse zur Drehachse messen.
•
Winkelbeschleunigung wie in 5.1 bestimmen.
•
Theoretisches Drehmoment wie in 5.2
bestimmen.
•
Das Trägheitsmoment erhält man aus der
Gleichung:
2
θ
+
2
2
L
M
R
Masse
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