PhysProf - Balkenwaage

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Balkenwaage


Das Unterprogramm [Mechanik II] - [Balkenwaage] ermöglicht es, das Wirkungsprinzip der Balkenwaage zu analysieren.

PhysProf - Balkenwaage

Eine Balkenwaage ist eine Wiegevorrichtung, welche aus einem horizontal angeordneten Balken besteht, der beweglich an einer waagrechten Achse gelagert ist.

Der Schwerpunkt des Gestänges der Balkenwaage liegt unterhalb des Drehpunkts.

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Es gelten prinzipiell folgende Zusammenhänge:
 

Balkenwaage - Gleichung - 1

Balkenwaage - Gleichung - 2

Balkenwaage - Gleichung - 3

Bedingung für das Gleichgewicht:

Balkenwaage - Gleichung - 4

Balkenwaage - Gleichung - 5

Es sind:

 

m,Dm,mB: Masse [kg]

l: Lastarm [m]

M1 (links), M2 (rechts), MB (Gestänge): Drehmomente [Nm]

xs: Horizontaler Abstand des Schwerpunkts vom Drehpunkt [m]

g: Fallbeschleunigung [m/s²]

s: Länge des Gestänges [m]

α: Neigungswinkel des Lastarms in °
 

Wird die Waage ungleich belastet, so verlagert sich der Schwerpunkt so lange bis das Drehmoment der Last und das Drehmoment des Schwerpunkts ausgeglichen wird. Die Bilanz der Drehmomente zeigt, von welchen Parametern die Empfindlichkeit der Waage abhängt.

Programmbedienung

Durch die Bedienung der zur Verfügung stehenden Rollbalken Masse m1, Masse m2, Masse mB, Länge l und Länge s können Sie die beiden außen angehängten Massen m1 und m2, die in der Mitte angehängte Masse mB, die Länge des Waagebalkens l sowie die Länge s des grün markierten Balkens verändern.

Das Programm ermittelt bei jeder Zustandsänderung die aktuellen Werte für die wirksamen Drehmomente M1, M2 und MB und gibt den Neigungswinkel des horizontal angeordneten Balkens aus.
 

Module zum Themenbereich Mechanik


4-Takt-Ottomotor - Impulssatz - Gleichförmige und gleichförmig beschleunigte Bewegung - Bewegung und Geschwindigkeit - Geschwindigkeit und Beschleunigung - Wellen - Druck in Flüssigkeiten - Ideale Strömung - Kinetische und potentielle Energie - Brownsche Bewegung - Molekularbewegung - Harmonische Schwingungen - Kreisbahnbewegung - Auftrieb - Geneigte Ebene - Freier Fall - Waagrechter und schiefer Wurf - Pendel - Chaos-Doppelpendel - Gedämpfte mechanische Schwingung - Rolle und Flaschenzug - Balkenwaage - Hebelgesetz - Zweites Newtonsches Gesetz - Drittes Newtonsches Gesetz - Mechanische Arbeit - Hookesches Gesetz


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