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2007, 2024 Oskar Wagner |
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2007, 2024 Oskar Wagner |
Zur Erinnerung: In der nächsten Stunde wird der Physik-Test wiederholt.
Physik-Test am 19. Jänner 2021
Achte beim Lesen der Lektion darauf, dass du den Sinn jedes Absatzes erfasst.
Die Lektion ist vollständig in das Physikheft zu schreiben.
Eine Ausnahme bilden die braun-kursiv geschriebenen Hinweise --
diese brauchst du nicht übertragen.
Veranschlage einen Zeitaufwand von ungefähr einer Schulstunde (50 Minuten).
Zum Schaukel gehören zwei.
Wie kannst Du es anstellen, dass das Schaukeln beiden Spaß macht,
auch wenn die zweite Person um einiges schwerer ist als du?
Die unten abgebildete Balkenschaukel ist ein Beispiel für die
Anwendung eines Hebels.
Die Schaukel zeigt dir, was man unter einem Hebel versteht.
Ein Hebel ist jeder drehbar gelagerte starre Körper.
Er dient dazu, eine Kraft in eine andere umzusetzen.
Ein starrer Körper ist ein Körper, der sich nicht verbiegt.
Einen Gummischlauch kannst du also nicht als Hebel einsetzen.
Auf die Schaukel wirken drei Kräfte:
An den Sitzpositionen greift die jeweilige Schwerkraft
der beiden Schaukelnden an ($F_1$ und $F_2$).
Auf den Drehpunkt wirkt die Gegenkraft zur Summe $F_1 + F_2$
der beiden Kräfte.
Die Hebelwirkung der Schaukel ermöglicht es, mit einer weiter vom Drehpunkt entfernten kleinen Kraft eine näher zum Drehpunkt liegende größere Last im Gleichgewicht zu halten.
Den genauen Zusammenhang zwischen den Kräften $F_1$, $F_2$ und ihren Normalabständen $r_1$, $r_2$ vom Drehpunkt beschreibt das Hebelgesetz.
$F_1 \cdot r_1 = F_2 \cdot r_2$
Kraft mal Kraftarm $ = $ Last mal Lastarm
Ist beispielsweise der Kraftarm dreimal so lange wie der Lastarm, dann benötigst du als Kraft nur ein Drittel der Last.
Ein Hebel kann auch eingesetzt werden,
um mit einer kleinen Verschiebung $s_1$ des kurzen Kraftarms $r_1$
das Ende des Lastarms $r_2$ ein viel längeres Stück $s_2$ zu bewegen.
Allerdings ist dafür eine im Vergleich zur Last $F_2$
wesentlich größere Kraft $F_1$ erforderlich.
Das Hebelgesetz gilt hier in der Form:
$F_1 \cdot s_1 = F_2 \cdot s_2$
Je nachdem, wo sich der Drehpunkt im Vergleich zu den beiden Kräften befindet, unterscheidet man:
Einseitiger Hebel:
Die beiden Kräfte setzen an derselben Seite des Drehpunkts an.
Beispiel: Türschnalle
Zweiseitiger Hebel:
Die beiden Kräfte setzen an verschiedenen Seiten des Drehpunkts an.
Beispiel: Beißzange
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