Versuchsziel

In diesem Versuch werden die Eigenschaften einer losen Rolle untersucht.

Material

feste Rolle
lose Rolle
Faden (möglichst auffälliger Farbe)
Massestück (z.B. 1 kg)
Kraftsensor
Stativmaterial
Federkraftmesser (max. 10 N)

Versuchsaufbau

Der Versuch wird nach Abbildung 1 aufgebaut und in der Durchführung zu Abbildung 2 ergänzt.

Abb. 1

Abb. 1: Skizze zum Aufbau

Abb. 2

Abb. 2: Skizze zum abgeänderten Aufbau

Durchführung

Vor dem Versuch wird der Faden so zugeschnitten, dass sich der Kraftsensor in der Nähe der Rolle befindet, wenn sich das Massestück auf dem Tisch befindet.

Die Summe der Gewichtskräfte von Massestück und loser Rolle werden gemessen. Danach wird gemessen, welche Kraft nötig ist, um das Massestück mithilfe des Aufbaus anzuheben.

Nun wird der Sensor nach unten gezogen, bis sich dieser auf Tischhöhe befindet und die Höhe des Massestücks betrachtet.

Danach wird der zweite Aufbau realisiert und das Massestück erneut mithilfe des Aufbaus angehoben. Nun wird die Kraft am Federkraftmesser abgelesen.

Beobachtung

Wenn der Kraftsensor über die gesamte Länge gezogen wurde, befindet sich das Massestück nur etwa auf halber Höhe.

Die Messwerte sind in Abbildung 3 zu sehen.

Abb. 3

Abb. 3: Tabelle der Messwerte

Ergebnis

Da die Kraft zum Heben des Massestücks nur ungefähr der Hälfte dessen Gewichtskraft entspricht. Der Federkraftmesser zeigt außerdem, dass das zweite tragende Seilstück die andere Hälfte der Gewichtskraft aufbringt.

Die Abweichung der Kraft lässt sich auf die Reibung der verwendeten Rollen zurückführen.

Da sich das Massestück nach dem Ziehen des Sensors über die gesamte Länge nur etwa auf der Hälfte der Höhe befindet, verändert die lose Rolle das Verhältnis von Last- und Kraftweg. Der Kraftweg wird gegenüber dem Lastweg durch das Benutzen der losen Rolle verdoppelt. Die Kraft wird hingegen halbiert.

Tipps und Tricks

Der Faden bleibt besser auf der Rolle, wenn er belastet wird
Die Zugkraft muss immer senkrecht am Kraftsensor angreifen, da sonst die Messung verfälscht wird
Unter dem Massestück kann etwas Weiches platziert werden. Für den Fall, dass der Faden von der Rolle rutscht.
Lose und feste Rolle sollten möglichst nahe beieinander platziert werden, sonst treten weitere Effekte auf

Untersuchung loser Rollen in Kombination mit festen Rollen