Energieerhaltung/Kreisbewegung

Conservation of energy / Circular motion

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    Description

    Aufgabenstellung:
    Berechne den Winkel Phi, bei dem die Masse m2 die Masse m1 gerade anhebt.
    1.) m1 =200g, m2=100g
    2.) m1=300g, m2=100g
    Lösung: Bei einem Verhältnis von 2:1 ist es bei 60°, bei 3:1 ist es bei 90°
    Die Berechnung ist für die Schüler ziemlich anspruchsvoll und kann am Modell überprüft werden. Die Länge L kann durch verändern der Position des Auflagetisches von m1 variiert werden, da L aber bei der Rechnung sowieso rausfällt, spielt die Länge keine Rolle. Die Schüler können es dennoch testen, ob es wirklich keine Rolle spielt.
    Unter der Masse m1 liegt ein Papierstreifen, an dem ein Gewicht befestigt ist (ca. 10g). Bei 0g von Masse m1 rutscht der Papierstreifen etwas und dient so als Indikator für ein Gleichgewicht von m1 und m2.
    Das 300g Gewicht ist ein Eigenbau von mir.
    Die Magnete halten alles problemlos an einer magnetischen Schultafel, bei einem Whiteboard muss ein PostIt unter dem Magnet des Tisches an die Tafel geklebt werden, um die Reibung zu erhöhen.
    Hinweis:
    Die beiden Carbon-Rohre in die zwei Träger mit einem 2k Epoxidharz-Kleber (UHU Plus ,Endfest 300) einkleben.
    Die offenen Kugellager in Aceton auswaschen, in die Rolle einkleben und dann mit einem Tropfen WD40 oder dünnes Öl schmieren.
    Der Magnet am Tisch muss zusätzlich noch eingeklebt werden, damit er sich nicht verdreht.
    Ein Stück Bluetape auf dem Tisch erhöht die Reibung des Papierstreifens, die Messung wird präziser.
    Material:
    2 Stk. Carbon oder Alu- Rohr, Durchmesser 6mm, ca. 500mm lang (Conrad Electronic, Art. Nr. 220261 - 62 )
    2 Stk. Kugellager FAG 624 (13mm, 4mm, 5mm Dicke (Conrad Electronic, Art. Nr. 186209 - 62)
    3 Stk. Neodym Topfmagnete 20x6mm, mit M4 Gewinde (Supermagnete.de, Art. Nr. ITN-20)
    7 Stk. M4x20 Schrauben und U-Scheiben
    4 Stk. Mutter oder Stoppmutter M4
    2 Stk. M3x16 Senkschraube und 2 Stk. M3 Mutter

    Task:
    Calculate the angle Phi, wherein the mass m2 just raises the mass m1.
    1.) m1 = 200 g, m2 = 100g
    2.) m1 = 300 g, m2 = 100g
    Solution: At a ratio of 2: 1 it is at 60 °, at 3: 1, it is at 90 °
    The calculation is quite demanding for the students and can be checked on the model. The length L can be varied by changing the position of the supporting table of m1.
    L will fall out in the calculation anyway, the length does not matter. Students can test it yet, if it really does not matter.
    Among the mass m1 is a stripe of paper, on which a weight is attached (about 10g). With 0g of mass m1, the paper strip slips slightly and thus serves as an indicator of a balance of m1 and m2.
    The 300g weight is made by me.
    The magnets keep everything easily on a magnetic blackboard, on a whiteboard I propose to put a Post It under the Magnet of the table to increase the friction.
    Note:
    Glue the two carbon-tubes into the two carriers with a 2k epoxy glue (UHU Plus, Endfest 300).
    Wash the open ball bearings in acetone, glue it in the role, and then grease with a drop of WD40 or thin oil.
    The magnet of the table has to be additionally glued, so it does not twist.
    A piece of blue tape on the table increases the friction of the paper strip, the measurement is more accurate.
    Material:
    2 pcs. Carbon or aluminium tube, diameter 6mm, about 500mm long (Conrad Electronic, Item No. 220261 -62)
    2 pcs. Ball bearings FAG 624 (13mm, 4mm, 5mm thick (Conrad Electronic, Item No. 186209-62)
    3 pcs. Neodymium pot magnets 20x6mm, with M4 thread (Supermagnete.de, Item No. ITN-20)
    7 pcs. M4x20 screws and washers
    4 pcs. Nut or lock nut M4
    2 pcs. M3x16 countersunk screw and 2 Stk.M3 Nuts

    Materials and methods

    2 Stk. Carbon oder Alu- Rohr, Durchmesser 6mm, ca. 500mm lang (Conrad Electronic, Art. Nr. 220261 - 62 )
    2 Stk. Kugellager FAG 624 (13mm, 4mm, 5mm Dicke (Conrad Electronic, Art. Nr. 186209 - 62)
    3 Stk. Neodym Topfmagnete 20x6mm, mit M4 Gewinde (Supermagnete.de, Art. Nr. ITN-20)
    7 Stk. M4x20 Schrauben und U-Scheiben
    4 Stk. Mutter oder Stoppmutter M4
    2 Stk. M3x16 Senkschraube und 2 Stk. M3 Mutter

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