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Die Kreiselgesetze
Alles, was man benötigt, um in der Demonstration oder im quantitativen Praktikumsversuch die Kreiselgesetze zu erarbeiten, ist in Abb. 1 zu sehen. Der eigentliche Kreisel mit der Best.-Nr. 02555.00 enthält bereits alles erforderliche Zubehör wie Stativmaterial zur Fesselung und Zusatzgewichte zur Erzeugung definierter Drehmomente. Der Kreisel wird mit Hilfe eines Fadens aufgezogen, wobei man problemlos Rotationsfrequenzen, die größer als 10 Hz sind, erreicht. Die Kreiselscheibe dreht sich reibungsarm auf einem hochwertigen Kugellager. Abb. 2 zeigt die nahezu exponentielle Abnahme der Kreiseldrehzahl als Funktion der Zeit. Man erkennt, dass nach dem Aufziehen des Kreisels wenigstens 10 Minuten lang durchgehend experimentiert werden kann. Folgende Kreiselphänomene können ohne weiteres Zubehör demonstriert werden
• Präzession (Einfluss von Drehmoment und Rotationsfrequenz)
• Nutation (Einfluss der Drehzahl der Scheibe auf die Nutationsfrequenz)
Will man diese Zusammenhänge quantitativ untersuchen, so werden nur wenige, in Abb. 1 bereits dargestellte Messhilfsmittel benötigt:
• Präzessions- und Nutationsfrequenz sind so niedrig, dass sie mit einer Handstoppuhr zu bestimmen sind
• Die Umdrehungszeit der Kreiselscheibe wird mit der Gabellichtschranke mit Zähler gemessen
• Zum Unterbrechen des Lichtweges klebt man einen schmalen Papierstreifen an den Rand der Scheibe
• Folgende quantitativen Untersuchungen sind u.a. mit dem Kreisel durchführbar:
• Direkte Messung des Trägheitsmoments der Kreiselscheibe aus der Winkelbeschleunigung bei bekanntem Drehmoment
• Untersuchung des linearen Zusammenhangs zwischen der Dauer eines Präzessionsumlaufs und der Rotationsfrequenz der Kreiselscheibe
• Untersuchung des linearen Zusammenhangs zwischen der Präzessionsfrequenz und dem auf die Kreiselachse ausgeübten Kippmoment bei konstanter Drehfrequenz der Scheibe
• Bestimmung des Trägheitsmoments aus der Präzessionsdauer, der Rotationsfrequenz des Kreisels und dem auf die Achse ausgeübten Kippmoment.
• Untersuchung des linearen Zusammenhangs zwischen der Rotationsfrequenz der Kreiselscheibe und der Nutationsfrequenz
| Artikel-Nr. | Artikelbezeichnung |
|---|---|
| P2131900 | Die Kreiselgesetze |
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