Learning Resources LER 2442 Mode D'emploi

Ball zu beschleunigen, während er die Schräge herunterrollt, ist ein geringerer
Kraftaufwand erforderlich; daher müsste dieser Ball den Boden zuletzt
erreichen.
Keil (Abbildung 3)
Die Aufgabe eines Keils besteht darin, Gegenstände zu spalten oder in zwei
oder mehrere Teile zu teilen, indem eine scharfkantige Schräge in einen
anderen Gegenstand gedrückt wird. Demonstrieren Sie dieses Prinzip, indem
Sie den Keil zwischen zwei Basis-Elemente führen, die mit Gummibändern
miteinander verbunden sind (Abbildung 3B). Beachten Sie, wie sich der Abstand
zwischen den beiden Basis-Elementen erhöht, wenn der Keil eingeführt wird.
Stellen Sie sich die Vorderseite eines Schiffes vor, das durch das Wasser gleitet.
Dank des spitzen Bugs – oder Keils – kann sich das Schiff leichter durch das
Wasser bewegen. Wenn der Bug des Schiffes aus einer flachen Front bestünde,
könnte es sich nicht so effektiv durchs Wasser bewegen.
Ein Keil besteht aus mindesten einer, jedoch häufig zwei schiefen Ebene(n).
Als Beispiele aus dem Alltag können ein Messer, eine Axt, ein Meißel oder ein
Schiffsbug genannt werden.
Hebel (Abbildung 4)
Es gibt vier unterschiedliche Hebel, aber alle haben einige Gemeinsamkeiten.
Alle Hebel haben eine Stange, eine Strebe oder eine andere Fläche, die auf
einem Drehpunkt aufliegt. Die Kraft wirkt auf ein Ende einer Stange, wodurch
sich wiederum eine Last bewegen lässt. Wenn sich die Last in der Nähe des
Drehpunktes befindet, ist ein geringerer Kraftaufwand erforderlich.
Bei einem Hebel der ersten Ordnung liegt der Drehpunkt in der Mitte der
Last. Eine Wippe ist ein gutes Beispiel für einen Hebel der ersten Ordnung, bei
dem die Kraft in einer Richtung angewandt wird, während sich die Last in die
gegenüberliegende Richtung bewegt. Um das Prinzip zu demonstrieren, legen
Sie die Stange im Modell mittig auf den Drehpunkt und befestigen an jedem
Stangenende ein Rad (Abbildung 4B). Beachten Sie, dass ein Ende angehoben
wird, sobald das andere Ende nach unten gedrückt wird.
Bei einem Hebel der zweiten Ordnung befindet sich der Drehpunkt an einem
Ende, und die Last liegt zwischen Drehpunkt und angewandter Kraft. Eine
Schubkarre ist ein Beispiel für einen Hebel der zweiten Ordnung. Die Last
befindet sich im Mittelpunkt und der Drehpunkt ist das Rad. Die Kraft wird an
den Griffen ausgeübt und versetzt die Person in die Lage, die Last problemlos
zu heben und zu bewegen. Bauen Sie ein Modell, bei dem die Stange an einem
Ende auf dem Drehpunkt aufliegt, und bringen Sie in der Mitte ein Rad an.
Heben Sie das andere Ende der Stange an, um dieses Prinzip zu demonstrieren
(Abbildung 4C). Beachten Sie, wie die Last in der gleichen Richtung angehoben
wird, in der der Kraftaufwand erfolgt.
Bei einem Hebel der dritten Ordnung befindet sich der Drehpunkt ebenfalls
an einem Ende; dieses Mal wirkt die ausgeübte Kraft jedoch im Mittelpunkt
zwischen dem Drehpunkt und der Last. Ein Beispiel für diesen Hebeltyp ist eine
Angelrute. Beim Angeln agiert der Arm als Drehpunkt: Die Kraft wirkt auf den
Mittelpunkt der Angelrute und die Last befindet sich am Ende der Angelschnur.
Die Last bewegt sich in die gleiche Richtung wie die angewandte Kraft. Bauen
Sie ein Modell, bei dem die Stange an einem Ende auf dem Drehpunkt aufliegt,
und befestigen Sie ein Rad am anderen Ende. Heben Sie die Mitte der Stange
an, um einen Hebel der dritten Ordung zu demonstrieren (Abbildung 4D).
Beachten Sie, wie die Last in der gleichen Richtung angehoben wird, in der der
Kraftaufwand erfolgt.
Wellrad (Abbildung 5)
Ein Wellrad ist eine der am weitesten verbreiteten und praktischsten einfachen
Maschinen. Seine Aufgabe besteht darin, Gegenstände mit sehr geringem
Kraftaufwand von einem Ort an einen anderen Ort zu bewegen. Die Bewegung
wird durch das Rollen eines Gegenstands erzielt, wobei sich das Rad auf einer
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Achse bewegt. Demonstrieren Sie dieses Prinzip, indem Sie das Modell eines
Türknaufs bauen (Abbildung 5C). Drehen Sie das Rad vorwärts und rückwärts
und beobachten Sie, wie sich die Achse dreht.
Das Wellrad besteht aus einem Rad mit einer Stange in der Mitte, der Achse.
Autos, Uhrlaufwerke, Schubkarren und Türknaufe sind nur einige Beispiele, in
denen ein Wellrad zu finden ist.
Experimentieren Sie mit dem Wellrad und bauen Sie das Modell eines Autos
nach (Abbildung 5E). Legen Sie einen schweren Gegenstand auf das Auto
und rollen Sie es auf einer Fläche. Sie können feststellen, wie gering der
erforderliche Kraftaufwand ist. Stellen Sie den gleichen Gegenstand jetzt
ohne Auto auf die gleiche Fläche. Schieben Sie den Gegenstand über die
Fläche. Beachten Sie, wie viel mehr Kraft erforderlich ist, um mit demselben
Gegenstand die gleiche Strecke zurückzulegen.
Begriffsbestimmungen
Kraftaufwand
Kraft, die zur Bewegung eines Gegenstands aufgewendet wird
Kraft
Jede Form des Ziehens oder Schiebens an einem Gegenstand
Drehpunkt
Die Auflage, auf der ein Hebel aufliegt, während ein Gegenstand bewegt oder
angehoben wird
Schiefe Ebene
Eine flache Oberfläche, mit der ein Gegenstand mit geringerem Kraftaufwand
und über eine größere Strecke von einer Ebene in eine andere Ebene bewegt
wird
Hebel
Eine Stange, Strebe oder eine andere Fläche, die auf einem Drehpunkt aufliegt,
um Gegenstände mit geringerem Kraftaufwand anzuheben
Last
Ein Gegenstand, der bewegt wird
Einfache Maschine
Eine Maschine, die aus sehr wenigen oder keinen beweglichen Teilen besteht
und das Bewegen eines Gegenstands erleichtert
Flaschenzug
Ein Band oder Seil, das sich über eines oder mehrere Räder bewegt, die
die Richtung der angewandten Kraft umlenken und so das Bewegen eines
Gegenstands erleichtern
Keil
Besteht aus mindestens einem, meistens jedoch zwei Schrägen, die gemeinsam
einen spitzen Punkt bilden, um einen Gegenstand zu spalten oder zu teilen
Wellrad
Ein Rad, durch dessen Mitte eine Stange – die Achse – verläuft, um die sich das
Rad dreht, um Gegenstände zu bewegen
Arbeit
Umfang der ausgeübten Kraft, multipliziert mit der Entfernung, die ein
Gegenstand zurücklegt
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