Benutzer:Buss-Haskert/Mechanik/Einfache Maschinen

SEITE IM AUFBAU!!

1. Die Kraft

2. Einfache Maschinen

3. Energie und Leistung

2. Kraftumformende Einrichtungen - Einfache Maschinen

2.1 Hebel

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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.

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

Beobachtung:

Versuchsaufbau	Bild	Last FG (N)	Zugkraft FZ (N)	Bemerkungen
Bild 2 Seil: Gewicht mit einem Seil direkt nach oben ziehen		FG = 0,5 N	FZ = 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		FG = 0,5 N	FZ = 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		FG = 0,66 N	FZ = 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 FortfahrenAusblenden
lose Rolle	Video laden YouTube YouTube sammelt möglicherweise persönliche Daten. Datenschutzrichtlinie FortfahrenAusblenden

Was ist ein Flaschenzug?

Schau das nachfolgende Video an.

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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.

• Aufgabe leifiphysik (unten)
• Aufgaben leifiphysik Flaschenzug (Wähle 3 Aufgaben aus.)
• Quiz zum Flaschenzug - leicht
• Quiz zum Flaschenzug - mittel

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)