3B Scientific Gyroscope - Manual (Page 3)

3
3B Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Deutschland • www.3bscientific.com • Technische Änderungen vorbehalten
•
Rotationsfrequenz f der Scheibe bestimmen und Dau-
er für einen Präzessionsumlauf T
P
messen.
•
Die Beziehung zwischen f und T
P
ergibt sich aus der
Gleichung:
P
m g R
f T
I
π 2
=
4
Dabei ist R der Abstand vom Lagerpunkt der Gyros-
kopachse zum Angriffspunkt der Zusatzmasse m.
•
Weitere Messpunkte bei abnehmender Rotationsfre-
quenz erfassen.
•
Die Rotationsfrequenz als Funktion der Dauer eines
Präzessionsumlaufs in ein Koordinatensystem auf-
tragen.
•
Aus der Steigung a der Geraden kann alternativ zur
oben beschriebenen Methode das Trägheitsmoment
I der Kreisscheibe bestimmt werden:
m g R
f
a
π 2
=
4
•
Den Versuch mit einem anderen Zusatzgewicht wie-
derholen. Es lässt sich zeigen, dass die Zusatzmasse
annähernd proportional zur Präzessionsfrequenz ist.
5.3 Nutation
•
Ziel des Versuchs ist es die Nutation zu demonstrie-
ren und die Abhängigkeit der Nutationsfrequenz von
der Rotationsfrequenz der Scheibe zu untersuchen.
•
Gyroskop gemäß Fig. 3 aufbauen und ins Gleichge-
wicht bringen.
•
Kreisscheibe per Hand oder mittels der Schnur in Ro-
tation versetzen.
•
Durch einen leichten, seitlichen Schlag auf die Gyros-
kopachse wird die Nutation ausgelöst.
•
Zur quantitativen Auswertung des Versuchs die Dau-
er einer geeigneten Anzahl von Nutationsumläufen
bestimmen.
•
Anschließend die Umdrehungszeit der Kreisscheibe
messen.
Fig. 2: Präzession
•
Weitere Messpunkte bei abnehmender Scheibenfre-
quenz erfassen.
•
Die Nutationsfrequenz als Funktion der Rotations-
frequenz der Scheibe in ein Koordinatensystem auf-
tragen.
•
Die Nutationsfrequenz ist proportional zur Rotations-
frequenz.
Fig.3: Nutation
5.4 Aufhebung der Kreiselphänomene
•
Die zweite Kreisscheibe und das Kompensationsge-
wicht gemäß Fig.4 auf die Achse schieben. Kreisschei-
be mit dem Sprengring sichern.
•
Das Gyroskop ausbalancieren.
•
Zusatzmasse anbringen.
•
Kreisscheiben per Hand in Rotation versetzen, so dass
sie in gleicher Richtung drehen. Zur besseren Sicht-
barmachung der Drehrichtung kann ein Stück weißes
Papier auf die Kreisscheiben geklebt werden.
•
Präzession und Nutation demonstrieren.
•
Beide Enden der Schnur werden dann auf die ent-
sprechenden Seiltrommeln in entgegen gesetztem
Wicklungssinn aufgewickelt.
•
Nach Ziehen der Schnur rotieren die beiden Scheiben
mit annähernd gleicher Drehzahl jedoch in entgegen
gesetzter Richtung.
•
Aufhebung der Kreiselphänomene demonstrieren.
Fig. 4: Aufhebung der Kreiselphänomene