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).
Die Wärmeausdehnung hat Einfluss auf
die Stabilität und Haltbarkeit von
Bauwerken und Maschinen.
Hier siehst du dazu einige Beispiele.
Wärmeausdehnung im Alltag
Die durch die Wärmeausdehnung bewirkte Längen- und Volumsänderung
kann große Kräfte auf die Umgebung ausüben.
Der folgende Versuch gibt dir eine Vorstellung,
wie groß diese Kräfte sein können.
V
Sprengen eines Bolzens aus Gusseisen durch Volumsänderung eines Metallstabs.
Bolzensprenger
Das Video zeigt dir den Ablauf des Versuchs.
In einem festen Rahmen werden ein Metallstab
und ein durchgesteckter Querbolzen aus Gusseisen befestigt.
Der Metallstab wird erhitzt und dehnt sich dabei aus.
Mittels eines Keils wird der Stab gespannt und fixiert.
Beim Abkühlen zieht sich der Metallstab zusammen
und bricht durch die bewirkte Kraft den Querbolzen ab.
Durch den Wechsel der Jahreszeiten ändert sich
die durchschnittliche Tagestemperatur.
Im Freien nehmen Körper deshalb im Winter ein geringeres Volumen ein
als im Sommer.
Langgestreckte Körper wie Brücken oder Freileitungen
ändern dabei vorwiegend ihre Länge.
Bei einer Freileitung wird der stromleitende Draht
im Freien über Strommasten durch die Luft geführt.
B
Roll- und Kipplager bei Brücken.
Geeignete Brückenlager an der Unterseite sorgen dafür,
dass eine Längenänderung ohne Beschädigung
der Brücke abläuft.
Brückenlager
Dieses Video zeigt dir Roll- und Kipplager bei Brücken.
Auch eine Vorrichtung zum Messen der Dehnung ist zu sehen.
Wenn die Brücke ihre Länge ändert,
muss dies gleichermaßen an der Oberseite berücksichtigt werden.
B
Dehnungsfugen bei Straßenbrücken.
Bei Rohrleitung wie beispielsweise zum Transport der Fernwärme
muss die Wärmeausdehnung ebenfalls eingeplant werden.
V
Messung der Verformung eines Rohres durch Erwärmung.
Rohrausdehnung
Dieses Video zeigt dir die Verformung eines Rohres
bei Erwärmung.
Dabei strömt Wasser oder Dampf mit genau festgelegter Temperatur
durch die Leitung.
Die Verformung wird gemessen.
Natürlich gibt es gegen solche Probleme eine Lösung:
B
Bogenkonstruktion bei Rohrleitungen.
Solche Schleifen gleichen die Wärmeausdehnung,
sowie eventuelle Vibrationen aus.
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