Befestigen Sie an einer rotierenden Stange mehrere gleiche Massen in verschiedenen Abständen. Lassen Sie die Stange rotieren und beobachten Sie die Massen.
Wird die theoretisch gewonnene Gleichung bestätigt?
Wie wirken sich Masse, Radius und Umlaufzeit auf die Zentralkraft aus?
Grundlagen: Zentralkraft
Aus der Theorie ist bekannt, dass die Zentralkraft von Masse, Radius und
Winkelgeschwindigkeit abhängt.
Es gilt:
Fz = m ω2 r
| Versuch 1) Karussell-Modell 1 Befestigen Sie an einer rotierenden Stange mehrere gleiche Massen in verschiedenen Abständen. Lassen Sie die Stange rotieren und beobachten Sie die Massen. Wird die theoretisch gewonnene Gleichung bestätigt? |
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| Versuch 2) Karussell-Modell 2 Befestigen Sie an einer rotierenden Stange zwei ungleiche Massen im gleichen Abstand auf gegenüberliegenden Seiten. Beobachten Sie das Verhalten bei Rotation. Warum wird die theoretisch gewonnene Gleichung zunächst nicht bestätigt? Erklären Sie das Phänomen, indem Sie die Gewichtskraft der Massen mit einbeziehen. |
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| Versuch 3) Karussell-Modell 3 Befestigen Sie an einer rotierenden Stange zwei gleiche Massen im gleichen Abstand auf gegenüberliegenden Seiten. Beobachten Sie das Verhalten bei Rotation. Wird die theoretisch gewonnene Gleichung bestätigt? |
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Variante: Drehstuhl
Alle Versuche lassen sich auch auf einem Drehstuhl nachvollziehen, indem der
Schüler während der Rotation
- eine Masse von sich entfernt,
- zwei unterschiedliche Massen in gleichem Abstand hält und
- die Drehfrequenz erhöht oder erniedrigt.