Ideale Rolle

Aus SystemPhysik
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In der Schulphysik arbeitet man oft mit idealen Rollen, um ein Problem zu vereinfachen. Eine ideale Rolle besteht aus einem auf einer Achse gelagertem Rad, über welche ein Seil geführt wird. Diese einfache Maschine wird wie folgt idealisiert:

  • das Rad ist reibungsfrei gelagert
  • das Rad besitzt keine Masse
  • das Seil ist ebenfalls masselos und weist keine Biegesteifigkeit auf
  • die Haftreibung zwischen Seil und Rad ist so gross, dass das Seil nicht rutscht

Die so idealisierte Rolle dient als Impulsstromkoppler. Zieht man am einen Teil des Seils und sind das andere Ende und das Lager der Rolle fest verankert, fliesst in beiden Teilen des über das Rad gelegten Seils ein gleich starker Impulsstrom. Verantwortlich für diese Kopplung ist das Hebelgesetz. Ein Seil kann den Impuls nur rückwärts transportieren. Im Rad muss dann diese Impulskomponente seitwärts zur eigenen Bezugsrichtung strömen, wodurch eine Drehimpulsquelle gebildet wird. Weil das Rad reibungsfrei gelagert ist und der aus der Quelle zuströmende Drehimpuls nicht über das Lager abfliessen kann, müssen sich innerhalb des Rades Drehimpulssenken gleicher Stärke bilden. Diese Senken werden vom zweiten Impulsstom erzeugt, der symmetrisch vom andern Teil des Seils gegen die Achse fliesst.