Versuchsdurchführung
a) Qualitative Vorführung
Es existiert ein Stab aus weichem Gummi von einem Meter Länge und einem Durchmesser von 4 cm. Auf der schwarzen Oberfläche ist längs einer Mantellinie ein gerader weißer Strich aufgebracht. Beim Verdrillen des Stabes mit den Händen kann man das Ergebnis an dem weißen Strich verfolgen.
b) Torsionspendel
Ein Torsionspendel besteht aus einem Stahldraht (\(l=1 m\) und \(\oslash=1 mm\)), an dessen unterem Ende eine Eisenscheibe befestigt ist. Längst eines Durchmessers sind zwei Halterungsschrauben befestigt (um das Trägheitsmoment zu variieren, sind auch hantelförmige Stäbe mit verschiebbaren Gewichten vorhanden). Das Trägheitsmoment \( \Theta\) lässt sich berechnen über die Formel: \( \Theta = \frac{1}{2}mR_0^2\). Dann ergibt sich die Drehwinkelkraft \(D^* \) aus der Schwingungsdauer \( T= 2\pi \sqrt{\frac{\Theta}{D^*}} \rightarrow D^*= \frac{4\pi^2 r_0^4}{T^2}\)
Man kann die Winkelrichtkraft \(D^*\) auch mit Federwagen messen. Hierfür werden die Federwagen an einem Drehtisch montiert und über die Schrauben mit dem Pendel verbunden. Die Kraft lässt sich nun direkt an den Federwagen ablesen:
\( \frac{Drehmoment M}{Drehwinkel \varphi}=D^*=\mu \frac{J}{l}\)