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Von Lea und Pauline

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Einfache Maschinen

Das verrückte Physiklabor

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Einführung

Ihr seid in dem Physiklabor des verrückten Professor Möbius eingesperrt. Er erzählt euch, dass ihr nur mit einem Passwort herauskönnt. Um das zu bekommen, müsst ihr verschiedene Physikaufgaben machen.

Eingangshalle

Schiefe Ebene

W1 = W2
W = mechanische Arbeit/

F1 ° s1 = F2 ° s2

FG ° h = FZ ° sz

Auch schiefe Ebenen sind kraftumformende Einrichtungen. Sie können helfen, mit kleiner Zugkraft schwere Körper zu bewegen. Je stärker die Neigung einer Ebene beträgt, desto mehr Kraft braucht man zum Ziehen.
Durch schiefe Ebenen wird keine mechanische Arbeit eingespart, sondern nur die aufzubringende Kraft verringert. Dabei vergrößert sich jedoch auch die zurückzulegende Strecke.

Eine schiefe Ebene besteht immer aus einer bestimmten Länge, einer Höhe und einer Basis. Wenn sich nun ein Körper auf solch einer Ebene befindet, dann wirkt Kraft auf ihn. Diese Kraft teilt sich in zwei Komponenten: Die eine Komponente verläuft parallel zur schiefen Ebene und wird Hangantriebskraft oder auch Zugkraft genannt (FZ). Diese Kraft muss über eine bestimmte Strecke, die Zugstrecke, aufgebracht werden.
Die andere Komponente wird Gewichtskraft genannt (FG). Sie wirkt auf den nach oben zu befördernden Körper. Die Zugkraft ist immer kleiner als die Gewichtskraft des Körpers.
Möchte man einen Körper eine gewisse Höhe hinaufbefördern, benötigt man die Zugstrecke (sz). Die Zugstrecke ist immer länger als die eigentliche Höhe.



Manchmal ist in einer Aufgabe ein Winkel gegeben. Der Winkel gibt dann die Neigung der Ebene an. Dafür kann man die folgende Formel benutzen:

FZ = FG ⋅ sinα

α = Neigung der Ebene



F1 ° l1 = F2 ° l2
F = Kraft
l = Länge des Kraftarms

Einseitiger Hebel

Wenn beide Kraftarme auf einer Seite der Drehachse liegen, spricht man von einem einseitigem Hebel. Denn die Kräfte greifen – von der Drehachse aus gesehen – auf einer Seite an.

Zweiseitiger Hebel

Wenn der Hebel zwischen beiden Kraftarmen liegt, dann spricht man von einem zweiseitigem Hebel. Denn die Kräfte greifen – von der Drehachse aus gesehen – auf verschiedenen Seiten an.

Physik

Hebelgesetz

Das Hebelgesetz besagt, dass ein Hebel im Gleichgewicht ist, wenn die Produkte aus Gewichtskraft der Last und Länge des Kraftarms auf beiden Seiten der Drehachse gleichgroß sind. Je länger der gewählte Kraftarm ist, desto kleiner ist die aufzuwendende Kraft.

Hebel sind kraftumformende Einrichtungen, die dazu dienen mit kleinen Kräften größere Kräfte hervorzurufen. Hebel besitzen eine Drehachse und zwei Kraftarme, die je nach Verwendungszweck unterschiedlich angeordnet sind. Man unterscheidet je nach Lage der Kraftarme zwischen einseitigen und zweiseitigen Hebeln.

Für beliebige Anordnungen von Rollen egal ob lose oder feste gilt:

Je höher die Anzahl der tragenden Seile ist, umso kleiner ist die aufzubringende Kraft und umso größer ist der Zugweg

Fz= Fl:n

sz=n*sl

Fl=m*g

n=Die Anzahl der tragenden Seile

Fl=Lastkraft

sl=Lastweg

sz=Zugweg

Fz=Zugkraft

G=Ortsfaktor hier 9,81

m=Masse

Feste Rollen ändern Richtung und Kraft. Bei ihnen bleibt der Weg immer gleich.

Lose Rollen teilt die Kraft auf zwei Seile auf.

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Die Goldene Regel

In den Schubladen verstecken sich die Wörter für den Lückentext. Wenn du also nicht weißt, welches Wort du einsetzen sollst, dann kannst du im Raum danach suchen.

goldene

Weg

Kraft

Arbeit

Energieerhaltungssatzes

Weg

Sehr gut, ihr habt alle Aufgaben gelöst. Ich bin sehr stolz auf euch!