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2. Beschreibung
Der Rotationsgerät dient zur Bestimmung der
Winkelbeschleunigung in Abhängigkeit vom
Drehmoment und zur Bestimmung des Träg-
heitsmoments in Abhängigkeit vom Abstand des
Körpers von der Achse und seiner Masse.
Eine senkrechte, achatgelagerte Drehachse
trägt eine Querstange zur Halterung von Mas-
sen. Über eine Umlenkrolle und die auf der Ach-
se befindlichen Stufenscheibe wird die Ge-
wichtskraft der Antriebsmasse mittels einer auf-
gewickelten Schnur übertragen.
3. Technische Daten
Grundplatte:
Querstange:
Stufenscheibe:
Masse:
4. Zusätzlich erforderlich
Maßstab
Digitale Stoppuhr
5. Experimentierbeispiele
5.1 Bestimmung der Winkelbeschleunigung
•
Massen auf Stange laden und mit Befesti-
gern sichern, Faden einfädeln und um die
Stufenscheibe wickeln, Faden über Umlenk-
vorrichtung führen und aufwickeln, mit Ge-
wichthänger verbinden, Faden senkrecht zur
Stufenscheibe halten. Gewichthänger fest-
halten.
•
Zwei Studenten halten sich mit Stoppuhren
bereit.
•
Gewichthänger loslassen.
200 mm x 140 mm
600 mm
9/18 mm Ø
ca. 1,3 kg
1000742
1002811
•
Ein Student notiert die Zeit zwischen dem
Loslassen des Gewichthängers und seinem
Auftreffen auf dem Boden.
•
Sobald die Masse den Boden berührt, no-
tiert der zweite Student die Zeit, die die
Querstange benötigt, um zwei Umdrehun-
gen auszuführen. Sicherstellen, dass die
Messung gemacht wird, bevor der Apparat
aufgrund von Reibung zu langsam wird.
•
Winkelgeschwindigkeit ω d er Querstange in
Radianten/Sekunde berechnen und dabei
nicht vergessen, dass eine Drehung 2π Ra-
dianten darstellt.
•
Die Winkelbeschleunigung erhält man aus
der Gleichung:
Δ
ω
α
=
t Δ
Δω ist der für die Schlusswinkelgeschwin-
digkeit berechnete Wert (die Anfangsge-
schwindigkeit betrug null) und Δt ist die Zeit,
die die Masse benötigte, um auf den Boden
zu fallen.
•
Messungen mehrere Male wiederholen und
die Ergebnisse mitteln.
•
Experimente mit verschiedenen Antriebs-
massen, Massen auf der Stange und Positi-
on der Masse auf der Stange wiederholen.
Auswirkungen auf die Winkelgeschwindig-
keit 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
x
F
rF
θ
=
90
weil der Faden senkrecht zum Radius
des Apparates verläuft. r ist der Radius der Stu-
fenscheibe. F = mg, wobei m die Summe der
Schlitzgewichte 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 mit-
tels der in Abschnitt 5.1 beschriebenen Me-
thoden bestimmen.
•
Trägheitsmoment durch das Messen der
Abstände zu den Massen auf der Querstan-
ge und unter Verwendung der folgenden
Formel berechnen:
1
=
⋅
I
M
Stange
12
2
θ
sin
2
2
⋅
+
⋅
L
M
R
Masse
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