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Aufgabe

Jo-Jo

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Jo-Jo

Ein Jo-Jo besteht aus zwei Kreisscheiben, die durch einen Mittelsteg verbunden sind, auf den eine Schnur aufgewickelt ist. Hält man das Schnurende fest und lässt das Jo-Jo fallen, so beginnt es beim Herunterrollen zu drehen, da sich die Schnur abwickeln muss. Ist die Schnur zu Ende, setzt es die Drehbewegung fort und steigt wieder an der Schnur hoch.

a)

Erläutere, welche Energieumwandlungen bei diesem Vorgang anfallen.

b)

Erläutere, warum das Jo-Jo nicht abkippt.

c)

Erläutere, wie man durch geschicktes Ziehen an der Schnur die durch Reibungsverluste nach außen abgehende Energie dem Jo-Jo wieder zuführen kann.

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a)

Beim Herunterrollen längs der Schnur, wird Lageenergie in kinetische Energie und Rotationsenergie umgewandelt. Nach dem Umkehrpunkt wird die Rotationsenergie durch Aufwickeln der Schnur wieder in Lageenergie verwandelt.

b)

Das Jo-Jo dreht um die Mittelachse, die auf Grund des Drehimpulserhaltungssatzes ihre Richtung beibehält.

c)

Wenn man beim Herunterfallen des Jo-Jos die Schnur nach oben zieht, erhält das Jo-Jo eine höhere Winkelgeschwindigkeit und damit mehr Rotationsenergie als ohne dieses zusätzliche Ziehen. Wenn man beim Hochwandern des Jo-Jos an der Schnur das Schnurende nach unten bewegt, kann das Jo-Jo wesentlich mehr Schnur aufwickeln, während es die Rotationsenergie in Lageenergie umwandelt.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Mechanik

Drehbewegungen