Beschreibe anhand einer Skizze den Aufbau und die Funktionsweise eines Versuch, mit dem die Einflüsse der Masse \(m\), der Winkelgeschwindigkeit \(\omega\) und des Radius \(r\) auf die Zentripetalkraft \(F_{\rm{ZP}}\) untersucht werden können. Erläutere dabei auch, welche Größen die auf welche Art und Weise misst.
Abb. 1 Beispiel-Skizze eines Versuchsaufbaus zur Untersuchung der Zentripetalkraft
Mit Hilfe eines Motors variabler Drehzahl wird eine Fahrbahn, auf der sich ein Wagen der Masse \(m\) befindet, in Rotation versetzt.
Mit Hilfe eines mitrotierenden Kraftmessers oder eines mitrotierenden Federkraftmessers kannst du die Kraft messen, die gebraucht wird, um den Wagen auf einer Kreisbahn vom Radius \(r\) bei einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit \(\omega \) halten zu können. Die Winkelgeschwindigkeit wird über die Drehzahl des Motors variiert. Dabei bestimmst du \(\omega \) mit Hilfe der Umlaufzeit \(T\): \(\omega = \frac{{2 \cdot \pi }}{T}\). Mit einer Stoppuhr wird die Umlaufdauer \(T\) des Wagens bestimmt. Zur Steigerung der Genauigkeit misst man z.B. die Zeit \(t\) für \(10\) Umdrehungen: \(T = \frac{t}{{10}}\).
Den Radius \(r\) (Abstand zwischen Drehachse und Wagenmitte) variierst du über die Länge des Seils und misst ihn mittels Skala oder Zollstock..
Die Masse \(m\) variierst du über zusätzliche Massestücke, die du auf den Wagen legst.
