📋 Datenblatt zum Versuch

Für den Versuch stehen Ihnen die folgenden Geräte und Apparaturen zur Verfügung:

➡️ Aufgabe 1

• Ein Drehschemel und ein Rad mit Zugband und Griffen (Fahrradkreisel).
• Mehrere quaderförmige Kisten mit Ösen, um die Kisten in den jeweiligen Symmetrieachsen der Seitenflächen aufzuhängen. Die Kisten können mit einem externen Antriebsmotor in Rotation versetzt werden.
• Ein Kreisel mit kardanischer Aufhängung, zur Veranschaulichung der Funktionsweise eines Kreiselkompasses, mit dem folgenden weiteren Zubehör:
  • Der innere Kardanrahmen des Kreisels ist mit vier Schraubenfedern am äußeren Kardanrahmen fixiert. Dadurch richtet sich der Kreisel in der jeweiligen Tangentialebene in Nord-Süd-Richtung aus.
  • Eine drehbare, tellerförmige Standfläche; der Kreisel kann gegen diese Standfläche verkippt werden, um verschiedene Breitengrade zu simulieren.
  • Ein Antriebsmotor, um die Standfläche in gleichmäßige, langsame Rotation zu versetzen.

➡️ Aufgabe 2

• Ein Kreisel mit kardanischer Aufhängung für quantitative Untersuchungen mit den folgenden Zusatzteilen:
  • Zylinderförmige Zusatzgewichte mit der jeweiligen Masse \(m_{\mathcal{Z}}=(1000\pm1)\ \mathrm{g}\). Die Zusatzgewichte können an den äußeren Kardanrahmen angeschraubt werden. Sie benötigen diese für Aufgabe 2.1.
  • Ein Stahlstab mit der Masse \(m_{\mathrm{Stab}}=(330\pm1)\ \mathrm{g}\), mit verschiebbarem Zusatzgewicht der Masse \(m_{\mathrm{G}}=(375\pm1)\ \mathrm{g}\). Der Stab kann an den inneren Kardanrahmen angeschraubt werden. Sie benötigen diese für Aufgabe 2.2.
• Für Ihre Messungen benötigen Sie die folgenden weiteren äußeren Parameter:
  • Der Abstand zwischen der Symmetrieachse des Kreisels und dem jeweiligen Schwerpunkt eines aufgeschraubten zylindrischen Zusatzgewichts beträgt \(\ell_{\mathcal{Z}}=(14.9\pm 0.1)\ \mathrm{cm}\).
  • Der Durchmesser jeweils eines zylindrischen Zusatzgewichts beträgt \(d_{\mathcal{Z}}=(4.00\pm 0.01)\ \mathrm{cm}\).
  • Der Abstand zwischen dem Kreiselschwerpunkt und dem äußeren Rand des inneren Kardanrahmens beträgt \(s_{\mathcal{K}}=(10.91\pm 0.03)\ \mathrm{cm}\). Sie benötigen diese Angabe zur Berechnung des Schwerpunkts an dem \(\vec{M}\) angreift, für Aufgabe 2.2. Messen Sie hierzu die Länge des Stabs selbstständig aus.
  • Der Durchmesser des Rotors beträgt \(d_{\mathrm{Rotor}}=(13.50\pm 0.01)\ \mathrm{cm}\).
• Ein Antriebsmotor mit biegsamer Welle und Motorsteuerung mit dem Sie den Kreisel auf bis zu \(3500\ \text{Umdrehungen/min}\) antreiben können.
• Zwei Schwanenhalshalterungen mit Fotosensoren mit integrierter Lichtquelle, zur Frequenzbestimmung.
• Zwei Frequenzzähler (Hameg HM8021-4).
• Eine Stoppuhr.