Modell Energieerhaltung / Kreisbewegung

Modell mit bunten Elementen aus dem 3D-Drucker
Autor: Keller André, Kantonsschule Olten, Schweiz
Ich habe für den Unterricht an der Kantonsschule ein Modell zum Thema "Energieerhaltung / Kreisbewegung" entworfen (mit 123D Design) und auf meinem 3D-Drucker (Ultimaker Original+) ausgedruckt.
Das Original-Projekt ist hier zu finden.
Auf die Rückseite der Teile aus dem 3D-Drucker habe ich je einen Topfmagneten mit Innengewinde geschraubt.
Diese Topfmagnete eignen sich hervorragend, Experimente auf einer Schultafel zu fixieren. Sie halten auch schwerere Dinge ohne Probleme.

Material

  • 2 Stk. Carbon- oder Alu- Rohre, Durchmesser 6mm, ca. 500mm lang
  • 2 Stk. Kugellager FAG 624 (13mm, 4mm, 5mm Dicke)
  • 3 Stk. Neodym-Topfmagnete 20 mm mit M4 Gewinde
  • 7 Stk. M4x20 Schrauben und U-Scheiben
  • 4 Stk. Mutter oder Stoppmutter M4
  • 2 Stk. M3x16 Senkschraube und 2 Stk. M3 Mutter

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°

Modell zur Veranschaulichung

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 herausgestrichen wird, ist sie für die Berechnung irrelevant.
Dank des Modells können die Schüler selbst begreifen, dass L bei der Berechnung keine Rolle spielt.

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