Arbeitsblatt: Trägheitsmoment

Das Trägheitsmoment Trägheit bei drehenden Körpern Sicher hast du schon einmal mit einem Kreisel gespielt und hast über seine Standfestigkeit gestaunt: Wenn man ihn in Drehung versetzt, kann er ohne weiteres auf einer Spitze stehen oder gar auf einer Schnur tanzen. Auf den ersten Blick scheint dieses Phänomen etwas Besonderes zu sein. Es hängt aber ganz einfach mit der Trägheit der Masse zusammen: Bei einem sich drehenden Körper ist die Trägheit um so grösser, je grösser seine Masse und je grösser die Entfemung dieser Masse von der Drehachse ist. Da hier die Trägheit nicht allein von der Masse abhängt, brauchen wir auch einen neuen Namen und verwenden als Mass für die Träpheit bei drehenden Körpern das Trägheitsmoment. Das Schwungrad einer Dampfmaschine hat ein riesiges Trägheitsmoment: Fast die ganze Masse des Rades ist in dem schmalen Reifen vereinigt, während das wirkungslose Material im Innern eingespart wurde. Solche Räder lassen sich nur mühsam in Drehung versetzen (ihre Trägheit ist gross), aber einmal in Bewegung lassen sie sich auch nicht mehr ohne weiteres abbremsen. Dies ist bei Motoren und Maschinen wichtig: Sie speichern Bewegungsenergie und verhelfen der Maschine zu einem „runden Lauf. Die Eiskunstläuferin kann ihr Trägheitsmoment beliebig einstellen: Will sie eine rasche Drehung (Pirouette) einleiten, so spreizt sie ein Bein und die Arme möglichst weit ab: Das Trägheitsmoment wird gross. In dieser Stellung nimmt sie Schwung auf, dreht aber noch langsam. Wenn sie nun Arme und Bein möglichst nahe an den Körper zieht, wird das Trägheitsmoment viel kleiner. Da aber der Schwung der gleiche bleibt, wird ihre Drehgeschwindigkeit sofort viel grösser. Um abzubremsen, streckt sie Arme und Bein wieder von sich. Suche und beschreibe Alltagssituationen, in denen die Trägheit eine grosse Rolle spielt!