Einfacher Rollwiderstandsversuch
Lernwerkstatt Physik
Kurzanleitung
Ein kleiner Modellwagen wird mit zunehmend schweren Gewichtsstücken beladen. Dabei wird die Kraft gemessen die zum Ziehen des Wagens mit möglichst gleicher Geschwindigkeit nötig ist. Hier steht eine Schritt-für-Schritt Anleitung für den Versuch. Das Ziel ist es, aus dem bekannten Gewicht der Beladung
Schritt 1
- Material holen:
- Du benötigst die Kräftekiste, also Kiste 9 ↗
- Hole dort den WH54 Spielzeuganhänger ↗
- Hole dort alle Federkraftmesser ↗
- Hole aus dem Raum verschiedene Metallgewichte.
- Ideal wären Gewichte von 100 g bis 5 kg.
Schritt 2
- Blatt anlegen:
- Nimm ein DIN-A4-Blatt hochkant.
- Schreibe die Überschrift: "Einfacher Rollwiderstandsversuch"
- Schreibe deinen Namen und das heutige Datum dazu auf.
- Skizziere und beschrifte den Versuchsaufbau.
- Wiege den Spielzeuganhänger und notiere das Gewicht in der Skizze.
- Zeichne eine waagrechte xy-Tabelle ↗
Schritt 3
- Handhabung:
- Stelle den Spielzeuganhänger auf einen waagrechten Tisch.
- Platziere darin eine Masse von 1 kg.
- Befestige einen Federkraftmesser an der Deichsel.
- Ziehe den Anhänger waagrecht über den Tisch.
- Halte dabei den Kraftmesser ebenfalls waagrecht.
- Lies die Kraft ab.
Schritt 4
- Messreihe:
- Wiederhole den Versuch aus Schritt 2.
- Führe ihn danach mit unterschiedlichen Gewichten im Anhänger durch.
- Ideal sind Gewichte von 100 g bis etwa 5 kg aufwärts.
- Ideal wären Messungen mit etwa 5 verschiedenen Gewichten.
- Notiere alle Ergebnisse in der Tabelle.
Schritt 5
- Graph:
- Erstelle aus den Werten der Tabelle aus Schritt 4 einen Graphen.
- Tipps dazu stehen im Artikel Graph aus Tabelle ↗
Schritt 6
- Gleichung:
- Das im Anhänger aufgelegte Gewicht soll der x-Wert sein.
- Die dann nötige Zugkraft soll der y-Wert sein.
- Finde eine Gleichung, mit der man aus x letztendlich y berechnen kann.
- Siehe dazu als Tipp Geradengleichung aus Graph ↗
Wo spielen solche Formeln eine Rolle?
Mit der erstellen Gleichung ist es jetzt möglich, auch für bisher unbenutzte Gewichte recht gut im Voraus berechnen zu können, welche Kraft zum Ziehen des Wagens nötig ist. Diese Kraft ist zum Beispiel interessant, wenn man wissen will, wie stark eine Lokomotive sein muss, um eine bestimmte Anzahl von Anhängern zu ziehen. Auch beim Start eines Flugzeuges, vor allem auf weichem Untergrund (Grasbahn) kann der Rollwiderstand sehr wichtig werden. Siehe mehr dazu unter Rollwiderstand ↗
Der Einfluss des Materials
Da das Material der Räder (Gummi, Eisen, Holz) und auch die Beschaffenheit des Untergrundes (fest, weich, sandig) einen Einfluss hat, muss man viele verschiedene Fälle betrachten. Dazu hat man große Tabellen erstellt, in denen die verschiedenen Kombinationen (z. B. Holz auf Metallschien, Gummi auf Gummi) in Zahlenwerten abgebildet sind. Diese in vielen Versuchen sorgfältig ermittelten Zahlenwerte werden in Büchern und Tabellen zur Verfügung gestellt. Siehe als Beispiel dazu Rollwiderstandskoeffizienten [Zahlenliste] ↗
