Anton-Philipp-Reclam-Gymnasium Leipzig/Kraefte743/Kräfte am Hebel
Grundwissen
Definition:
Ein Hebel ist ein starrer Stab (oder eine starre Stange) an welchem ein Gelenk befestigt ist. Der Hebel ist da, um der Bewegung mehr Kraft zu verleihen. Beispielsweise sind bei einer Kneifzange dort wo deine Hände liegen die Hebel besonders lang, während sie vorne an der Klinge recht kurz sind.
Es gibt verschiedene Arten von Hebeln, den einseitigen (einarmigen) und den zweiseitigen (zweiarmigen) Hebel. Am einseitigen Hebel wirken die Kräfte auf einer Seite der Drehachse, am zweiseitigen beiderseits.
Der Abstand zwischen dem Angriffspunkt einer Kraft und dem Drehpunkt heißt Hebelarm.
Die Drehwirkung ist umso größer je länger der Hebelarm und je stärker die Krafteinwirkung ist.
Wie funktioniert die Hebelwirkung?:
Am anschaulichsten lässt sich die Hebelwirkung an einer Wippe erklären . Wenn zwei Kinder ungefähr gleich schwer sind und Wippen wollen dann müssen sie sich gleich weit entfernt von der Wippe setzen. Wenn eines der Kinder aber sein Gewicht etwas nach hinten verlagert und das andere etwas nach innen, bedeutet das, dass sich die Abstände der Gewichtskräfte zum Drehpunkte sich verändert haben. Das Kind das sich nach vorne lehnt steigt nach oben da sein Gewicht weniger Einfluss hat . Das andere Kind, welches sich nach außen lehnt bewegt sich nach unten . Das heißt die Kinder könnten sich immer noch bewegen ohne die Füße auf den Boden zustellen, wenn sie sich abwechselnd nach Hinten und Vorne bewegen.
Experiment
Materialien:
- Schraubenfeder
- Gewichte
- Gestell (Fuß, Metallstange, Tischklammer)
Vorgehensweise:
Damit man dieses Experiment durchführen kann muss Man zuallererst die Materialien aufbauen. Man nehme denn Fuß und die Metallstange und befestigt den so das er fest sitzt . Der Fuß wird mit einer Tischklemme befestigt
Ergebnis:
Das Ergebnis des Experimentes das wir vorliegen haben ist : je länger der Arm des Hebels desto geringer ist die Anstrengung , die benötigt wird , um die Last zu heben .
Übungsaufgaben
1.Berechne die Fehlende Größe.
a) geg: einseitiger Hebel mit F1 =2N,l1 =15cm,F2 =5N
b) geg: zweiseitiger Hebel mit F1 = 300 N, l1 = 2m, l2 = 3m
2. Löse die Aufgabe
Ein Elefant mit einer Masse von 3 t soll durch einen Menschen mit einer Masse von 80kg mit Hilfe eines zweiseitigen Hebels gehoben werden. Der Elefant stellt sich auf einen Lastarm mit der Länge von 1m. Berechne die Länge des Kraftarms, auf den sich der Mensch stellen müsste, damit er mit dem Elefanten im Gleichgewicht ist
Berechnung :
(F1 x I1 = F1 x I1 ) : F2
Skizze :
