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Sichtbarmachen der drei Kreiselachsen

Allgemein

Im Versuch werden die drei verschiedenen Kreiselachsen sichtbar. Ein kräftefrei gelagerter Kreisel ist mit einem Auflageteller für Papierscheiben ausgestattet. Seine Figurenachse wird durch eine am oberen Ende der Achse angebrachte LED markiert. Zur Darstellung der momentanen Drehachse wird die Papierscheibe mit den Punkten, die um die Figurenachse aufgemalt sind, aufgelegt. Der rotierende Kreisel wird durch einen seitlichen Stoß zur Nutation gebracht; die Kreiselachsen werden getrennt. Die zuvor grau verschwommene Fläche zeigt nun einen stetig um die Drehimpulsachse kreisenden Fleck. An dieser Stelle befindet sich die momentane Drehachse. Die ortsfeste Drehimpulsachse wird durch das Zentrum der konzentrischen Kreise angezeigt. Die Figurenachse kreist als Leuchtspur um die momentane Drehachse und um die Drehimpulsachse. Bedingt durch die verlängerte Kreiselachse für den Auflageteller, wird aus diesem eigentlich oblaten, symetrischen Kreisel, ein prolater Kreisel.

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Bilder

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Versuchsaufbau

 

 

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Scheibe zur Darstellung der ortsfesten Drehimpulsachse

 

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Vorversuch mit der exzentrisch angebrachten Scheibe auf einer Motorachse

 

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Scheibe zur momentanen Drehachse

 

Video

Durchführung

Material:

Kreisel mit Auflagetisch (Sammlungsraum Schrank 4 Regal d)
Standfuß (Sammlungsraum Schrank 5 Regal b)
LED und Stahlkugel (Sammlungsraum Schrank 5 Regal b)
Papierscheiben (Sammlungsraum Schrank 5 Regal b)
Stativmaterial (Hörsaal Vorbereitungsraum Schrank 25)
Kleiner Getriebemotor (Sammlungsraum Schrank 17 Regal d)
Netzgerät (Sammlungsraum Schrank 40 Regal d/e)

 Aufbau:

Den Kreisel unter der Deckenkamera positionieren und die LED auf die Spitze der Kreiselachse aufstecken. Die jeweilige Kreisscheibe auf die Auflage legen und den Kreisel in Rotation versetzen.


Durchführung:

Die kleine Papierscheibe mit den Ringen exzentrisch am Getriebemotor befestigen. Als Vorversuch demonstrieren, dass bei schneller Rotation der Scheibe wieder ein konzentrisches Ringsystem mit einem eindeutigen Zentrum erscheint.
Eine kleine Stahlkugel(1mm) in die Pfanne des Standfußes legen und den Kreisel aufsetzen, so dass er kräftefrei gelagert ist. Die Kreiselachse zwischen den Handflächen zur Rotation bringen. Zur Demonstration der Figuren-und der Drehimpulsachse muß der Kreisel schnell rotieren. Um die momentane Drehachse zu zeigen, muß die Rotationsgeschwindigkeit kleiner gewählt werden. Zum Trennen der drei Achsen, lenkt man die Kreiselachse
kurz aus, oder gibt ihr seitlich einen Stoß.

 
Hinweise:

Eventuell die Batterien für die LED erneuern.



Sicherheitshinweise:

 

Dokumente

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#tags

A 57.3, Kreisel, Präzession, Drehimpulserhaltung, Kreiselachsen, Drehachse, Figurenachse, Nutation,



 

 

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