Benutzer:Buss-Haskert/Mechanik/Einfache Maschinen: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 16. Juli 2025, 14:35 Uhr

SEITE IM AUFBAU!!

1. Die Kraft

2. Einfache Maschinen

3. Energie und Leistung

2. Kraftumformende Einrichtungen - Einfache Maschinen

2.1 Hebel

Experiment: Der zweiseitige Hebel - Wie funktioniert ein Mobile?

Material:...
...
Versuchsdurchführung:

Hängt links ein Gewicht ein und überlegt: Wo müsst ihr rechts ein zweites einhängen um Gleichgewicht zu erhalten? Probiert es aus. Tragt die Werte in die Tabelle ein. Wer schafft es, spätestens nach dem dritten Probieren richtig vorherzusagen, wohin die Gewichte jeweils gehängt werden müssen? Könnt ihr eine Gesetzmäßigkeit/ einen Zusammenhang zwischen der Kraft und dem jeweiligen Hebelarm erkennen?

Simulation: Wippe

Öffne die Simulation Balanceakt von phet.colorado.

Erkennst du einen Zusammenhang zwischen den Kräften und der Länge des Hebelarms?
Formuliere deine Ideen in deinem Heft.

Das Hebelgesetz - Hefteintrag

Fülle den Lückentext aus und übertrage ihn in dein Heft.
Am Hebel herrscht Gleichgewichtszustand, wenn die Produkte aus Kraft und Hebelarm gleich groß sind:
F1 · l1 = F2 · l2
Dabei müssen die Kräfte senkrecht zum Hebel sein.

Mit Hebeln kann man Kräfte verstärken:

Je länger der Kraftarm, desto größer ist die Kraft, die man mit dem Hebel ausübt (bei gleichem Lastarm).

Je kürzer der Hebelarm, desto kleiner die dort angreifende Kraft.

Erweiterung: Experiment Wippe (Spielplatz)

Setze dich mit einer Partnerin/einem Partner so auf die Wippe, dass die Wippe im Gleichgewicht ist. Nun setzt sich auf eine Seite eine weitere Person dazu. Könnt ihr die Wippe wieder ins Gleichgewicht bringen, ohne noch eine vierte Person hinzuzunehmen?
Was fällt dir auf?

Einseitiger und zweiseitiger Hebel

Schau beide Videos oben an. Erstelle einen Hefteintrag, in dem du zwischen dem einseitigen und dem zweiseitigen Hebel unterscheidest. Bearbeite anschließend die LearningApp.

Übung 11 - Das Hebelgesetz

Bearbeite die nachfolgenden LearningApps.

Übung 12 - Das Hebelgesetz - Heft

Erarbeite die Musteraufgabe zum Hebelgesetzt auf S. 178.
Löse S. 178, Aufgabe 1, 2, 3, 4.
Bearbeite das AB zum Hebelgesetz, du erhältst es von deiner Lehrerin.

2.2 Rollen und Seile

Experiment: Rollen und Seile

Führe das Experiment S. 180 1 durch.
Übertrage die Tabelle in dein Heft und notiere deine Beobachtungen:

Versuchsaufbau	Bild	Last F_G (N)	Zugkraft F_Z (N)	Bemerkungen
Bild 2 Seil: Gewicht mit einem Seil direkt nach oben ziehen		F_G = 0,5 N	F_Z = ...
Bild 3 Seil: Gewicht mit einer festen Rolle nach oben ziehen		F_G = 0,5 N	F_Z = ...
Bild 4 Seil: Gewicht mit einer losen Rolle nach oben ziehen		F_G = 0,66 N	F_Z = ...

Beobachtung:

Versuchsaufbau	Bild	Last F_G (N)	Zugkraft F_Z (N)	Bemerkungen
Bild 2 Seil: Gewicht mit einem Seil direkt nach oben ziehen		F_G = 0,5 N	F_Z = 0,5 N	Nur der Angriffspunkt der Kraft ändert sich. Betrag und Richtung bleiben gleich.
Bild 3 Seil: Gewicht mit einer festen Rolle nach oben ziehen		F_G = 0,5 N	F_Z = 0,5 N	Der Angriffspunkt ändert sich (Seil) und die Richtung ändert sich (ich ziehe nach unten), der Betrag bleibt gleich.
Bild 4 Seil: Gewicht mit einer losen Rolle nach oben ziehen		F_G = 0,66 N	F_Z = 0,33 N	Die Zugkraft ist die Hälfte der Last (zwei Seilstücke tragen). Der Betrag der Kraft wird halbiert.

Erklärvideos zum Experiment:

feste Rolle	Video laden YouTube YouTube sammelt möglicherweise persönliche Daten. Datenschutzrichtlinie
lose Rolle	Video laden YouTube YouTube sammelt möglicherweise persönliche Daten. Datenschutzrichtlinie

Was ist ein Flaschenzug?

Schau das nachfolgende Video an.

Der Flaschenzug

Die Anzahl der tragenden Seile ist wichtig bei einem Flaschenzug:
Je größer die Zahl n der tragenden Seile ist, desto weniger Zugkraft musst du aufbringen, um eine Last anzuheben.
Für die Zugkraft gilt: F_Z = $\tfrac{1}{n}$ ·F_G

Dafür verlängert sich die notwendige Zugstrecke, um eine Last die Strecke anzuheben.

Für die Zugstrecke gilt: s_Z = n·s_G

Übung 13 - Flaschenzug

Bearbeite die LearningApp unten und die Aufgaben und Quizze auf der Seite leifiphysik.

Übung 14 - AB Flaschenzug

Bearbeite das AB zu Rollen und Seilen (Flaschenzug). Du erhältst es von deiner Lehrerin.

Übung 15 - Flaschenzug - Kombination von Rollen und Seilen

Bearbeite die Aufgaben auf der Seite 182 im Buch.

2.3 Schiefe Ebene

Experiment: Schiefe Ebene - Rampen

Führe das Experiment aus dem Buch S. 186 durch. Übertrage die Tabelle in dein Heft und fülle sie aus. Was fällt dir auf?

	Weg s (m)	Kraft F (N)	F·s (Nm)
Senkrecht hochheben	0,10
kurze Rampe	0,20
lange Rampe	0,40

Beobachtung:

	Weg s (m)	Kraft F (N)	F·s (Nm)
Senkrecht hochheben	0,10 m	2,8 N	0,1·2,8=0,28
kurze Rampe	0,20 m	1,4 N	0,2·1,4=0,28
lange Rampe	0,40 m	0,7 N	0,4·0,7=0,28

Animation zur schiefen Ebene

Öffne die Animation zur schiefen Ebene auf der Seite leifiphysik und erkläre:

Animation zur schiefen Ebene (leifiphysik)

Simulation zur schiefen Ebene

Öffne die Simulation zur schiefen Ebene und prüfe deine Vermutung aus dem Experiment:

Simulation zur schiefen Ebene auf phet.colorade

2.4 Die goldene Regel der Mechanik

Auf der Seite leifiphysik findest zu eine Zusammenfassung zur "Goldenen Regel" an der schiefen Eben, am Hebel und am Flaschenzug.

Goldene Regel (leifiphysik)

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 SEITE IM AUFBAU!!
+{{Navigation|[[Benutzer:Buss-Haskert/Mechanik|1. Die Kraft]]<br>
+[[Benutzer:Buss-Haskert/Mechanik/Einfache Maschinen|2. Einfache Maschinen]]<br>
+[[Benutzer:Buss-Haskert/Mechanik/Energie und Leistung|3. Energie und Leistung]]}}
 ==2. Kraftumformende Einrichtungen - Einfache Maschinen ==
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 {{!}} Bild 2
 Seil: Gewicht mit einem Seil direkt nach oben ziehen
-{{!}}
+{{!}} [[Datei:Bild Seil direkt nach oben ziehen.jpg|rahmenlos]]
-{{!}} 0,5 N
+{{!}} F<sub>G</sub> = 0,5 N
-{{!}}
+{{!}}F<sub>Z</sub> = ...
 {{!}}
 {{!}}
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 {{!}} Bild 3
 Seil: Gewicht mit einer '''festen Rolle''' nach oben ziehen
-{{!}}
+{{!}} [[Datei:Bild mit fester Rolle ziehen.jpg|rahmenlos]]
-{{!}} 0,5 N
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-{{!}}
+{{!}} F<sub>Z</sub> = ...
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 {{!}} Bild 4
 Seil: Gewicht mit einer '''losen Rolle''' nach oben ziehen
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+{{!}} F<sub>Z</sub> = ...
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 |3=Experimentieren}}
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+{{!}} Versuchsaufbau
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+{{!-}}
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+Seil: Gewicht mit einem Seil direkt nach oben ziehen
+{{!}} [[Datei:Bild Seil direkt nach oben ziehen.jpg|rahmenlos]]
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+{{!}} Bild 3
+Seil: Gewicht mit einer '''festen Rolle''' nach oben ziehen
+{{!}} [[Datei:Bild mit fester Rolle ziehen.jpg|rahmenlos]]
+{{!}} F<sub>G</sub> = 0,5 N
+{{!}} F<sub>Z</sub> = 0,5 N
+{{!}} Der Angriffspunkt ändert sich (Seil) und die Richtung ändert sich (ich ziehe nach unten), der '''Betrag bleibt gleich'''.
+{{!}}
+{{!-}}
+{{!}} Bild 4
+Seil: Gewicht mit einer '''losen Rolle''' nach oben ziehen
+{{!}} [[Datei:Bild lose Rolle.jpg|rahmenlos]]
+{{!}} F<sub>G</sub> = 0,66 N
+{{!}} F<sub>Z</sub> = 0,33 N
+{{!}} Die Zugkraft ist die Hälfte der Last (zwei Seilstücke tragen). Der '''Betrag der Kraft wird halbiert'''.
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+{{!)}}|2=Vergleiche deine Beobachtungen|3=Schließen}}
+Erklärvideos zum Experiment:<br>
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+|-
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+|-
+| lose Rolle
+| {{#ev:youtube|ERNkFfcrkJc|420}}
+|}
+{{Box|Was ist ein Flaschenzug?|Schau das nachfolgende Video an.
+{{#ev:youtube|dto_tMbFDo0|800}}|Kurzinfo}}
+{{Box|1=Der Flaschenzug|2=Die Anzahl  der tragenden Seile ist wichtig bei einem Flaschenzug:<br>
+Je größer die Zahl n der tragenden Seile ist, desto weniger Zugkraft musst du aufbringen, um eine Last anzuheben.<br>
+Für die Zugkraft gilt: '''F<sub>Z</sub> = <math>\tfrac{1}{n}</math>·F<sub>G</sub>''' <br>
+Dafür verlängert sich die notwendige Zugstrecke, um eine Last die Strecke anzuheben.<br>
+Für die Zugstrecke gilt: '''s<sub>Z</sub> = n·s<sub>G</sub>'''|3=Arbeitsmethode}}
+{{Box|Übung 13 - Flaschenzug|Bearbeite die LearningApp unten und die Aufgaben und Quizze auf der Seite leifiphysik.
+* [https://www.leifiphysik.de/mechanik/einfache-maschinen/grundwissen/seil-und-rolle Aufgabe leifiphysik (unten)]
+* [https://www.leifiphysik.de/mechanik/einfache-maschinen/grundwissen/flaschenzug Aufgaben leifiphysik Flaschenzug (Wähle 3 Aufgaben aus.)]
+* [https://www.leifiphysik.de/mechanik/einfache-maschinen/aufgabe/quiz-zum-flaschenzug-leicht Quiz zum Flaschenzug - leicht]
+* [https://www.leifiphysik.de/mechanik/einfache-maschinen/aufgabe/quiz-zum-flaschenzug Quiz zum Flaschenzug - mittel]|Üben}}
+{{LearningApp|app=p6768umdt19|width=80%|heigth=1000px}}
+{{Box|Übung 14 - AB Flaschenzug|Bearbeite das AB zu Rollen und Seilen (Flaschenzug). Du erhältst es von deiner Lehrerin.|Üben}}
+{{Box|Übung 15 - Flaschenzug - Kombination von Rollen und Seilen|Bearbeite die Aufgaben auf der Seite 182 im Buch.|Üben}}
 ===2.3 Schiefe Ebene===
-Simulation zur [https://phet.colorado.edu/de/simulations/ramp-forces-and-motion Schiefen Ebene auf phet.colorade].
+{{Box|1=Experiment: Schiefe Ebene - Rampen|2=Führe das Experiment aus dem Buch S. 186 durch. Übertrage die Tabelle in dein Heft und fülle sie aus. Was fällt dir auf?<br>
+{{(!}} class=wikitable
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+{{(!}} class=wikitable
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+{{!}} Kraft F (N)
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+{{!}} 0,2·1,4=0,28
+{{!-}}
+{{!}} lange Rampe
+{{!}} 0,40 m
+{{!}} 0,7 N
+{{!}} 0,4·0,7=0,28
+{{!)}}|2=Vergleiche deine Beobachtung|3=Schließen}}
+{{Box|Animation zur schiefen Ebene|Öffne die Animation zur schiefen Ebene auf der Seite leifiphysik und erkläre:
+* [https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/downloads/arbeit-der-schiefen-ebene-animation Animation zur schiefen Ebene (leifiphysik)]|Experimenterien}}
+{{Box|Simulation zur schiefen Ebene|Öffne die Simulation zur schiefen Ebene und prüfe deine Vermutung aus dem Experiment:
+* [https://phet.colorado.edu/de/simulations/ramp-forces-and-motion Simulation zur schiefen Ebene auf phet.colorade]|Experimentieren}}
+===2.4 Die goldene Regel der Mechanik===
+Auf der Seite leifiphysik findest zu eine Zusammenfassung zur "Goldenen Regel" an der schiefen Eben, am Hebel und am Flaschenzug.
+* [https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/goldene-regel-der-mechanik Goldene Regel (leifiphysik)]

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2. Kraftumformende Einrichtungen - Einfache Maschinen

2.1 Hebel

2.2 Rollen und Seile

2.3 Schiefe Ebene

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2.2 Rollen und Seile

2.3 Schiefe Ebene

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