Zahnradgetriebe und Riementrieb (Artikelnr.: P )

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1 Lehrer-/Dozentenblatt Zahnradgetriebe und Riementrieb (Artikelnr.: P ) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Physik Bildungsstufe: Klasse 7-10 Lehrplanthema: Mechanik Unterthema: Kräfte, einfache Maschinen Experiment: Zahnradgetriebe und Riementrieb Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Mittel 10 Minuten 10 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Schere Schlagwörter: Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusatzinformation Die Schüler sollen an je einem einstufigen Zahnrad- und Riemengetriebe die Drehrichtungen zwischen antreibendem und angetriebenem Rad sowie die Übersetzungsverhältnisse ermitteln. Die experimentell erhaltenen Verhältnisse sollen sie mit dem Verhältnis der Zähnezahlen bei den Zahnrädern bzw. dem der Raddurchmesser beim Riemengetriebe vergleichen.

2 Zaheradgetriebe ued Riemeetrieb (Artikeler.: P ) Aufgabe ued Material Aufgabe Wozu braucht mae Zaherad- ued Riemeegetriebe? Bestimme an einem Zahnradgetriebe das Übersetzungsverhältnis und die Drehrichtung der Räder. Untersuche in gleicher Weise ein Riemengetriebe.

3 Material Positioe Material Besteller. Meege 1 Stativfuß, variabel Stativstange Edelstahl 18/8, l = 600 mm, d = 10 mm, zweigeteilt Doppelmuffe Messschieber (Schieblehre), Kunststoff Angelschnur, auf Röllchen, d = 0,7 mm, 20 m cm 6 Zahnrad, Z = 20, m = Zahnrad, Z = 40, m = Stufenrad Welle, d = 12 mm, l = 45 mm Zusätzliches Material Aufbau ued Durchführueg Aufbau Schere 1 Baue mit dem Stativfuß (Abb. 1) und der Stativstange 60 cm (Abb. 2-3) ein Stativ auf.

4 Abb. 1 Abb. 2 Abb. 3 Zaheradgetriebe Befestige die beiden Doppelmuffen an der Stativstange (Abb. 4), haltere die Wellen in den Muffen und setze die beiden Zahnräder auf die Wellen (Abb. 5). Verschiebe die eine Doppelmuffe so, dass die beiden Zahnräder leicht und ohne zu klemmen ineinander laufen (Abb. 6).

5 Abb. 4 Abb. 5 Abb. 6 Riemeegetriebe Bringe die beiden Doppelmuffen auf etwa 10 cm Abstand, teile das Stufenrad und stecke die beiden Räder auf die Wellen (Abb 7). Stelle dir aus der Angelschnur eine Schlaufe her, führe sie um die beiden Räder und verschiebe eine der Doppelmuffen so, dass die Schnur straff gespannt ist (Abb. 8).

6 Abb. 7 Abb. 8 Durchführueg Zaheradgetriebe ued Riemeegetriebe Führe die folgenden Aufgaben sowohl mit dem Zahnrad-, als auch mit dem Riemengetriebe durch. Notiere alle Ergebnisse im Protokoll. Drehe an dem oberen (großen) Rad abwechselnd im und entgegen dem Uhrzeigersinn und beobachte das kleinere Rad. Benutze dazu die Marken auf den Rädern. Mache an dem größeren Rad 10 Umdrehungen (U 1 = 10), zähle die Umdrehungen des kleineren Rades und notiere den ermittelten Wert U 2. (Zahnradgetriebe: Abb. 9; Riemengetriebe: Abb. 11.) Mache jetzt an dem kleineren Rad 10 Umdrehungen (U 1 = 10), zähle die Umdrehungen des größeren Rades und notiere den erhaltenen Wert U 2. (Zahnradgetriebe: Abb. 10; Riemengetriebe: Abb. 12).

7 Abb. 9 Abb. 10 Abb. 11 Abb. 12 Zaheradgetriebe Zähle die Zähne beider Zahnräder aus und notiere die Zähnezahlen Z 1 und Z 2. Riemeegetriebe Miss die Durchmesser der beiden Scheiben des Stufenrades mit dem Messschieber aus (Abb. 13) und notiere die Messwerte d 1 und d 2.

8 Abb. 13 Wenn du den Versuch am Ende wieder abbaust, halte die gelben Knöpfe gedrückt um den Stativfuß wieder zu zerlegen (Abb. 14). Abb. 14

9 Protokoll: Zaheradgetriebe ued Riemeetrieb Ergebeis - Beobachtuegee 1 (6 Puekte) Zaheradgetriebe Das kleinere Rad dreht sich als das größere, beide Drehrichtungen sind zueinander. Großes Rad U 1 = 10: kleines Rad U 2 =. Kleines Rad U 1 = 10: großes Rad U 2 =. Das große Rad hat Z 1 = Zähne. Das kleine Rad hat Z 2 = Zähne. Ergebeis - Beobachtuegee 2 (6 Puekte) Riemeegetriebe Das kleinere Rad dreht sich als das größere, beide Drehrichtungen sind. Großes Rad U 1 = 10: kleines Rad U 2 =. Kleines Rad U 1 = 10: großes Rad U 2 =. Das große Rad hat einen Durchmesser von d 1 = cm. Das kleine Rad hat einen Durchmesser von d 2 = cm. Auswertueg - Frage 1 (1 Puekt) Berechne das Übersetzungsverhältnis ü des Zahnradgetriebes aus dem Verhältnis der Umdrehungszahlen: ü = U 1 / U 2 =. Auswertueg - Frage 2 (1 Puekt) Berechne das Übersetzungsverhältnis des Zahnradgetriebes bei Antrieb durch das kleinere Rad: ü r = U 1 / U 2 =.

10 Auswertueg - Frage 3 (1 Puekt) Berechne das Übersetzungsverhältnis des Zahnradgetriebes ü aus dem Verhältnis der Zähnezahlen: ü = Z 2 / Z 1 =. Auswertueg - Frage 4 (10 Puekte) Welche Beziehung besteht zwischen den Umdrehungszahlen und den Zähnezahlen der Zahnräder? Auswertueg - Frage 5 (10 Puekte) Wie verhält sich der Drehsinn des Zahnradgetriebes zwischen treibendem und angetriebenem Rad?

11 Auswertueg - Frage 6 (10 Puekte) Was erreicht man durch ein einstufiges Zahnradgetriebe? Auswertueg - Frage 7 (1 Puekt) Berechne das Übersetzungsverhältnis ü des Riemengetriebes aus dem Verhältnis der Umdrehungszahlen: ü = U 1 / U 2 =. Auswertueg - Frage 8 (1 Puekt) Berechne das Übersetzungsverhältnis des Riemengetriebes bei Antrieb durch das kleinere Rad: ü r = U 1 / U 2 =. Auswertueg - Frage 9 (1 Puekt) Berechne das Übersetzungsverhältnis ü des Riemengetriebes aus dem Verhältnis der Durchmesser: ü = d 2 / d 1 =.

12 Auswertueg - Frage 10 (10 Puekte) Wie verhalten sich Durchmesser und Umdrehungszahlen des Riemenantriebes zueinander? Auswertueg - Frage 11 (10 Puekte) Hat das angetriebene Rad des Riemenantriebes denselben Drehsinn wie das treibende Rad?

13 Auswertueg - Frage 12 (10 Puekte) Welche Anforderung erfüllt ein Riemengetriebe? Auswertueg - Zusatzaufgabe 1 (10 Puekte) Siehst du eine Möglichkeit, beim Zahnradgetriebe den Drehsinn des angetriebenen Zahnrades zu ändern?

14 Auswertueg - Zusatzaufgabe 2 (10 Puekte) Kannst du einen Weg angeben, um beim Riemengetriebe den Drehsinn des angetriebenen Rades zu ändern? Erprobe ihn experimentell! Auswertueg - Zusatzaufgabe 3 (10 Puekte) Wann verwendet man Zahnradgetriebe, wann Riemengetriebe?