2.2.) Die Cassette / die Microcassette.

Geschichte:

Im Heimbereich konnte sich das Tonband nie wirklich durchsetzen. Die Geräte waren zu teuer, zu groß und es gab häufig "Bandsalat". Anfangs der 60er Jahre verlegte dann Philips die Spulen und das Band in ein Gehäuse und verkleinerte die ganze Anordnung: die Compakt-Cassette war geboren. Bis in die 90er Jahre war die Cassette als Aufzeichnungsmedium sehr beliebt, bevor die CD und der MP3 Player ihr den Rang abliefen (links im Bild). In noch kleinerer Form fand die Cassette als Microcassette auch in Diktiergeräten und Anrufbeantwortern ihre Anwendung (rechts im Bild). Sie ist nur 5 cm x 3 cm groß. Heute werden hier meist Speicherchips eingesetzt, seit deren Kapazität gestiegen und die Preise gesunken sind.

Compakt-Cassette und Microcassette im Größenvergleich mit einem Kugelschreiber

Funktionsprinzip:

Von der Funktion her unterscheidet sich die Cassette gar nicht von ihrem großen Vorbild, dem Tonband. Der einzige wesentliche Unterschied ist, dass die Spulen mit in der Cassette liegen und man das Band also nicht einfädeln muss.
Bei der normalen Ton-Cassette wird das Band mit 4,75 cm/s am Tonkopf vorbei bewegt (das ist 1/4 der Geschwindigkeit beim Tonband, daher kommt es zu diesem "krummen" Wert). Es gab Cassetten mit 60 Minuten, 90 Minuten und 120 Minuten Aufzeichungsdauer.
Je größer die Aufzeichnungsdauer war, desto dünner musste aber das Trägerband sein, um in die Cassette zu passen und desto größer war auch die Gefahr von Bandriss oder "Bandsalat" (siehe Aufgabe unten)

Die Micro-Cassetten hatten natürlich noch weniger Platz zur Aufnahme des Bandes. Daher wurde das Band hier nur mit halber (2,375 cm/s) oder viertel Geschwindigkeit (1,2 cm/s) gegenüber der Compakt-Cassette bewegt.
Die Aufnahmequalität (vor allem der Höhen) war entsprechend schlecht, aber dies störte bei Sprachaufnahmen nicht.

Die Compakt-Cassette und die Kreisbewegung.

• Warum dreht sich die volle Spule langsamer als die leere Spule?

Das Band wird mit konstanter Bahngeschwindigkeit bewegt. Wenn es keinen "Bandsalat" geben soll, dann muss diese Bahngeschwindigkeit auch am äußeren Rand der beiden Spulen genau so groß sein.
Nun gilt:

Die volle Spule hat aber einen größeren Radius r als die leere Spule. Wenn v konstant sein soll, dann muss bei der vollen Spule also f kleiner (bzw. T größer) sein als bei der leeren Spule. Die volle Spule dreht sich also langsamer.

Hierzu ein Rechenbeispiel: Bei der Toncassette hat die volle Spule einen Radius von 2,5 cm und die leere Spule einen Radius von 1,0 cm. (vgl. Bild) Wie groß sind die Drehfrequenzen und die Umlaufdauern? Es gilt (aufgelöst von oben): Setzt man die Werte ein (Geschwindigkeit in cm/s und Radius in cm), so erhält man für die volle Spule 0,30 Hz ( T = 3,3 s ) und für die kleine Spule 0,76 Hz ( T = 1,32 s ).

• Wie dick ist das Band bei einer C-60 Cassette (60 Minuten Spielzeit)?

Aufgewickelt benötigt das Band 1,5 cm auf der vollen Spule (2,5 cm - 1,0 cm). Außen passt mehr Bandlänge (Kreisumfang 2 * Pi * r) auf die "Spule" als innen. Wir benutzen daher einen mittleren Radius r = 1,75 cm. Eine Windung nimmt dann eine Länge von etwa 11 cm Band auf.

In 60 Minuten Spielzeit (das sind 3600 s) laufen s = v * t = 4,75 cm/s * 3600 s = 17100 cm Band am Tonkopf vorbei. (Das sind immerhin 171 m Bandlänge!).

Diese Länge passt auf 17100 cm / 11 cm = 1554 Windungen.
Diese haben zusammen eine Dicke von 1,5 cm.
Damit hat das Band etwa eine Dicke von 1,5 cm / 1554 = 9,6 * 10^-4 cm = 9,6*10^-6 m = 9,6 Mikrometern.

Weitere Informationen zum Thema: http://de.wikipedia.org/wiki/Cassette

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