115 - Kreiselgesetze

Der Kreisel ist ein kompliziertes Ding, zumindest dann, wenn man ihn mathematisch beschreiben oder seine Eigenschaften anschaulich erklären soll. Dieser Praktikumsversuch ist deshalb bewußt für "Einsteiger" konzipiert.

Versuchsanleitung als pdf ladenpdf, 302 kb

Untersucht werden die Nutation eines "kräftefreien" Kreisels (Auflagepunkt = Schwerpunkt) sowie die Präzessionsbewegung (ohne Nutation) bei Auflage ober- bzw. unterhalb des Schwerpunktes. Die Messung der Umlauffrequenzen erfolgt mit Lichtschranken. Unser Kreisel ähnelt dabei weniger dem allseits bekannten Spielzeug (das übrigens im strengen Sinn kein Kreisel ist. Warum?) sondern mehr den Laufrädern eines Fahrrades.

Aus den sich ergebenden einfachen Zusammenhängen zwischen Drehfrequenz, Drehrichtung, Nutations- und Präzessionsperiode lassen sich die Trägheitsmomente des Kreisels ermitteln. Ein Vergleich mit berechneten Wertendemonstriert die Richtigkeit der zugrunde gelegten Gesetzmäßigkeiten.

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Kreisel mit Lichtschranken zur Messung der Kreiselfrequenz und der Nutations-bzw. Präzessionsfrequenz. Rechts sind die dazugehörigen Anzeigegeräte platziert.