3B Scientific Rotating System on Air Bed (230 V, 50__60 Hz) - Manual (Page 4)

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7. Versuchsbeispiele
Zur Zeitmessung sind folgende Geräte empfehlens-
wert:
1 Mechanische Stoppuhr U40801
oder
1 Laserreflexsensor U8533380
und
1 Digitalzähler (115 V, 50/60 Hz)
U8533341-115
oder
1 Digitalzähler (230 V, 50/60 Hz)
U8533341-230
7.1 Gleichmäßig beschleunigte Drehbewegung
7.1.1 Erstellung eines Drehwinkel-Zeit-Diagramms
Empfohlene Parameter:
Beschleunigende Masse m
M
= 2 g
Stufenrolle r
M
= 10 mm
Zusatzmasse m
J
= 25 g Abstand r
J
= 170 mm
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° 90° 160° 250°
2 s 4 s 6 s 8 10 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
J
= 50 g; Abstand r
J
= 210 mm
Stufenrolle r
M
= 10 mm
Beschleunigende Massen m
M
= 1 g, 2 g, 3 g, 4 g
• Experimentieraufbau wie unter 6.1 beschrieben.
• Zeiten für den gleichen Drehwinkel mit unter-
schiedlichen beschleunigenden Massen m
M
bestimmen und die entsprechende Winkelbe-
schleunigung
α berechnen.
• Abhängigkeit der Winkelbeschleunigung
α von
der
beschleunigenden Masse in einem m
M
-
α-
Diagramm darstellen.
7.2.2 Winkelbeschleunigung in Abhängigkeit des Stu-
fenrollenradius
Empfohlene Parameter:
Drehwinkel
ϕ = 90°
Zusatzmasse m
J
= 50 g; Abstand r
J
= 210 mm
Beschleunigende Masse m
M
= 2 g
Stufenrollenradius r
M
= 5 mm, 10 mm, 15 mm
• Experimentieraufbau wie unter 6.1 beschrieben.
• Zeiten für den gleichen Drehwinkel mit unter-
schiedlichen Stufenrollenradien r
M
bestimmen
und die entsprechende Winkelbeschleunigung
α
berechnen.
• Abhängigkeit der Winkelbeschleunigung
α vom
Radius der Stufenrolle r
M
in einem r
M
-
α-Diagramm
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
M
= 2 g
Stufenrollenradius r
M
= 10 mm
Zusatzmasse m
J
= 0 g, 12,5 g, 25 g, 50 g
Abstand r
J
= 210 mm
• Experimentieraufbau wie unter 6.1 beschrieben.
• Zeiten für den gleichen Drehwinkel mit unter-
schiedlichen Zusatzmassen m
J
bei gleichem Ab-
stand r
J
bestimmen und das entsprechende Träg-
heitsmoment J berechnen.
• Abhängigkeit des Trägheitsmoments J von der
Zusatzmasse m
J
in einem m
J
-J-Diagramm darstel-
len.
7.3.2 Trägheitsmoment in Abhängigkeit des Abstands
der Zusatzmasse von der Drehachse
Empfohlene Parameter:
Drehwinkel
ϕ = 90°
Beschleunigende Masse m
M
= 2 g