06 Fast Chain

Aufgabenstellung

A chain consisting of wooden blocks inclined relative to the vertical and connected by two threads (see Figure) is suspended vertically and then released. Compared to free fall, the chain falls faster when it is dropped onto a horizontal surface. Explain this phenomenon and investigate how the relevant parameters affect the motion.

skizze

Video

Leitfragen

Experiment

  • Stelle eine solche Kette selbst her um die Experimente zu beginnen

  • Variation wichtiger Parameter:
    • Länge
    • Länge der Stäbe
    • Neigung der Stäbe
    • Abstand der Stäbe
    • Welche gibt es noch?
  • Da die Kette relativ schnell fällt, ist eine Highspeed-Kamera oder ein Handy mit Highspeed-Funktion hilfreich.

  • Wie kannst du die Kette kontrolliert fallen lassen?

  • Lasse eine normale Kette (Baumarkt, ...) auf den Boden fallen und vergleiche die Geschwindigkeit mit einer Kette, die die gleiche Strecke zurücklegt und nicht auf den Boden fällt.

Theorie

  • Was bewirkt die schräge Aufhängung der Stäbe?
  • Gibt es einen optimalen Winkel für die Stäbe?
  • Sind Ketten mit parallelen Stäben schneller wenn sie auf den Boden auftreffen oder sind beide Ketten gleich schnell?
  • Was passiert mit einem reinen Stab, den man mit einem Ende am Boden aufstellt und dann schräg umfallen lässt. Du benötigst hierfür Drehmomentsgleichungen.

Literatur

  • Suche im Internet nach geeigneter Literatur
  • Anoop Grewal, Philip Johnson and Andy Ruina, "A chain that accelerates, rather than slows, due to collisions: how compression can cause tension" American Journal of Physics, Volume 79, Issue 7, pp. 723
  • http://ruina.tam.cornell.edu/research/topics/fallingchains/