Hilf deinem Kind, Anfangsgeschwindigkeit und Drehdauer als zwei verschiedene Beobachtungen zu unterscheiden.
Ziehe ein goldenes Gewicht oder nutze den Regler.
Gewichte weit außen lassen sich schwerer in Drehung versetzen. Sie sind auch schwerer abzubremsen. Bei gleicher Startenergie beginnt das Rad deshalb langsamer, dreht sich aber länger, wenn seine Gewichte weiter außen sitzen.
Begleite dein Kind während des gesamten Versuchs. Lest die Aufgabe gemeinsam, vergleicht eure Vermutungen und startet den Test. Bediene die Regler und besprecht anschließend, was sich verändert hat.
Fragt getrennt: „Was drehte sich am Anfang schneller?“ und „Was drehte sich länger?“ Lasst Startenergie und Lagerreibung gleich, wenn ihr die Position der Gewichte vergleicht.
Fragt: „Was hast du verändert? Was hast du beobachtet? Was möchtest du als Nächstes versuchen?“ Ein anderes Ergebnis ist ein Hinweis, keine schlechte Note.
Das Rad dreht sich um eine feste Achse. Es taumelt nicht wie ein frei stehender Kreisel. Ein Anschubsen mit der Hand ist weniger gleichmäßig als die gleiche Startenergie im Modell.
Nutze die Simulation, um Zusammenhänge zu besprechen. Wähle und beaufsichtige echte Versuche selbst; ihre Ergebnisse können abweichen.
Wie vergleichen wir zwei Positionen fair, ohne die Startenergie zu verändern?
Dieser Vergleich hält die Startenergie konstant. Ein Anschubsen von Hand ist nicht ebenso wiederholbar. Im Modell kann ein langsamerer Start mit einer längeren Drehdauer einhergehen.
Ausgewogenes Schwungrad auf einer festen Achse in Draufsicht. Die Scheibe wiegt 60 g und hat 90 mm Radius. Vier Gewichte mit jeweils 12 mm Radius werden symmetrisch verschoben. I = ½MR² + 4m(r² + ½a²); ω₀ = √(2E/I); ω(t) = max(0, ω₀ − τt/I). Die Drehdauer beträgt Iω₀/τ. Das Reibmoment ist konstant. Deshalb bleibt die Gesamtzahl der Umdrehungen E/(2πτ) bei gleicher Energie und Reibung gleich. Kein Taumeln, Luftwiderstand oder Verbiegen der Achse. Wiedergabe mit vierfacher Geschwindigkeit.
MIT · Drehbewegung
Die Quellen erklären die physikalischen Zusammenhänge. Die gewählten Modellwerte und Vereinfachungen stehen oben.
Einheiten: s = Sekunden · m = Meter · cm = Zentimeter · g = Gramm · kg = Kilogramm.
Denke an eine Tür: Nicht nur das Gewicht zählt, sondern auch sein Abstand zur Drehachse. Gewichte weiter außen machen es schwerer, das Rad zu beschleunigen oder abzubremsen.
Schneide eine Pappscheibe aus und markiere vier gleichmäßig verteilte Stellen. Befestige vier gleiche kleine Unterlegscheiben sicher daran. Lagere die Mitte mit Hilfe eines Erwachsenen auf einer stumpfen Achse. Vergleiche innere und äußere Positionen. Beim Anschubsen mit der Hand ist die Startenergie nicht jedes Mal genau gleich.