3B Scientific Stability Apparatus User Manual [en, de, it, fr, es]
3B SCIENTIFIC® PHYSICS
U15033 Standfestigkeitsapparat
Bedienungsanleitung
6/03 ALF
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1 Metallplatte
2 Lot
3 Metallstange
4 Gelenk
Der Standfestigkeitsapparat dient zur Demonstration der
Standfestigkeit eines Objekts in Abhängigkeit der
Schwerpunktlage über der Standfläche.
1. Beschreibung, technische Daten
Der Standfestigkeitsapparat besteht aus 3 in gleichen
Abständen übereinanderliegenden Metallplatten, die mit
4 Metallstangen durch Gelenke verbunden sind. Im
Schwerpunkt des Gerätes, in der Mitte der mittleren Platte, ist ein Senklot aufgehängt.
Abmessungen: 180 mm x 150 mm x 290 mm
2. Prinzip
Eine stabile Gleichgewichtslage eines stehenden Körpers
ist nur dann gegeben, wenn das Lot auf den Mittelpunkt
der Standfläche trifft. Die Standfläche hebt dann die Wirkung der am Schwerpunkt angreifenden Schwerkraft auf.
Geht das Lot nicht durch diesen Punkt, greift ein von der
Schwerkraft hervorgerufenes Drehmoment am Schwerpunkt des Körpers an und bringt ihn zum Kippen.
F
S
h
K
G
l
Im Schwerpunkt S greifen zwei Kräfte an, die Gewichtskraft G und horizontal die Kraft F, die versucht den Körper um die Kante K zu kippen. Sie verursacht ein Drehmoment M
moment wirkt das von der Gewichtskraft hervorgerufene Drehmoment M
bleibt der Körper im Gleichgewicht und kippt nicht. Die
Kraft F = Gh/l dient als Maß der Standfestigkeit eines mit
einer Fläche aufliegenden Körpers. Je größer das Gewicht
G und der Abstand l des Auftreffpunktes des Lots von der
Kante K und je kleiner die Höhe h des Schwerpunkts über
der Auflagefläche ist, desto größer ist die Standfestigkeit
des Körpers.
• Den Standfestigkeitsapparat auf eine horizontale Unterlage stellen.
• Dem Gerät verschiedene Neigungen erteilen.
• Gleichgewicht ist stabil, wenn der Schwerpunkt über
der Auflagebasis liegt.
• Gleichgewicht ist labil, wenn der Schwerpunkt über
der Kippungskante liegt. (Ein kleiner Stoß reicht zum
Umkippen aus.)
• Wenn der Schwerpunkt nicht mehr über der Auflagebasis oder über der Kippungskante liegt, kippt der
Standfestigkeitsapparat von selbst um.
• Schwerpunktlage ist durch das Lot immer erkennbar.
• Kraft, die zum Umkippen des Geräts erforderlich ist,
mit einem in der seitlichen Öse befestigtem 10 N
Kraftmesser bestimmen.
= Fh mit K als Drehachse. Diesem Dreh-
kipp
= Gl entgegen. Solange Fh = Gl ist,
gew
3. Bedienung
3B Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Deutschland • www.3bscientific.com • Technische Änderungen vorbehalten
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3B SCIENTIFIC® PHYSICS
U15033 Stability apparatus with integrated plumb
Instruction sheet
6/03 ALF
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3
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The stability apparatus is used to demonstrate the stability of an object depending on the position of its center
of gravity above the supporting surface.
1. Description, technical data
The stability apparatus consists of 3 steel plates connected by hinges to a frame made up of four steel rods
so that the vertical separation between the plates is equal.
A plumb line hangs suspended from the center of gravity of the apparatus at the mid-point of the middle plate.
Dimensions: 180 mm x 150 mm x 290 mm
1 Steel plate
2 Plumb line
3 Steel rod
4 Hinge
At the center of gravity S there are two forces being exerted, gravity G and the lateral force F, which tends to tilt
the body over the edge K. It causes a moment M
about an axis formed by K. This moment is counteracted
by the moment due to the gravity M
Fh = Gl, the object remains in equilibrium and does not
tip over. The force F = Gh/l serves as a measure for the
stability of an object resting on a surface. The greater the
gravity G, the lower the height h of the center of gravity
above the supporting surface and the greater the distance l from the edge K to the point at which the plumb
line would cross the surface, the more stable the object
will be.
= Gl. As long as
gravity
tilt
= Fh
2. Principle
For a standing object the centre of gravity is only stable if
the plumb line is directly above the centre-point of the
surface at the base of the object. The force of gravity acts
effectively through the centre of gravity of the object
and is equally matched by the reaction of the surface. If
the plumb line is not above the centre of the base, the
force of gravity through the centre of gravity of the object produces a moment which makes the object tend to
tip over.
F
S
h
K
3B Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Germa ny • www.3bscientific.com • Technical alterations are possible
G
l
• The stability apparatus is placed on a horizontal supporting surface.
• The device is then tilted at various angles.
• Equilibrium is stable if the center of gravity is located
above the support base.
• Equilibrium is unstable if the center of gravity is located directly above the edge that forms the axis of
rotation. (a slight push is enough to tip the apparatus
over.)
• If the center of gravity is no longer located over the
support base or over the tipping edge, the stability
apparatus tips over of its own accord.
• The position of the center of gravity can always be
surmised by the line of the plumb bob.
• To determine the force required to tip the apparatus
over, attach a 10 N dynamometer into the eyelet on
the side of the apparatus.
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3. Operation
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