HEBELGESETZE werden oft unterschaetzt, darum...

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1 HEBELGESETZE......werden oft unterschaetzt, darum... 1)...mache dich mit dem Applet (http://www.walter-fendt.de/ph14d/hebel.htm) vertraut, indem du es aufrufst, den Text ueber und unter dem Applet liesst und Gewichtsstuecke abnimmst, umhaengst, ablegste und Neue herholst. Versuche Schwierigkeiten zunaechst mit deinem NachbarIn zu loesen. Loesungen: -/- 2) (Erkenntnisse Gewinnen I und II) a) Baue folgenden Aufbau nach und bringe den Hebel ins Gleichgewicht, indem du nur auf der rechten Seite Gewichtsstuecke anhaengst. Vermutete Loesung:

2 b) Baue nun folgenden Aufbau nach. (Ein farbiges Feld hat die Laenge von 0,1 m, wobei der Drehpunkt bei 0,0 m liegt. Ein Gewichtsstueck hat 1,0 N) LINKE SEITE: RECHTE SEITE: 1 N bei 0,9 m und 3 N bei 0,3 m 3 N bei 0,6 m Finde andere Moeglichkeiten der Gewichtsverteilung, damit der Hebel im Gleichgewicht ist. Notiere diese in einer Tabelle: linker Seite vom Hebel rechte Seite vom Hebel 1 N bei 0,9 m und 3 N bei 0,3 m 3 N bei 0,6 m 1 N bei 0,9 m und 3 N bei 0,3 m 3 N bei 0,6 m Vermutete Loesungen: diverse Moeglichkeiten, solange der Hebel im Gleichgewicht ist.

3 3) (Erkenntnisse gewinnen, Stufe II und III) Baue folgende zwei Versuchsanordnungen nach und beantworte die Frage mit Hilfe des Applets. Schreibe deine Loesungen auf. a) Welche Kraft bracht man auf der linken Seite des Hebels, damit der Hebel wieder im Gleichgewicht ist? Haenge dafuer die Gewichtsstuecke bei einem Abstand zum Drehpunkt (Hebelarm) von 0,8 m an. Wieviel Gewichtsstuecke braucht man bei einem Hebelarm von 0,6 m? Loesungen: Man braucht 6 N (oder 6 Gewichtsstuecke à 1,0 N) bei einem Hebelarm von 0,8 m. Man braucht 8 N (oder 8 Gewichtsstuecke à 1,0 N) bei einem Hebelarm von 0,6 m

4 b) Welchen Abstand vom Drehpunkt muessen 3 N haben, damit der Hebel wieder im Gleichgewicht ist? Gibt es auch eine Loesung, wo an jedem Hebelarm nur ein Gewichtsstueck haengt? Auch hier darfst du insgesamt nur 3 N, also drei Gewichtsstuecke, verwenden. Loesungen: 3 N muessen bei 1,0 m aufgehaengt werden. Nein, gibt es nicht.

5 4) (Erkenntnisse Gewinnen, Stufe I/II) a) Was muss nach deinen Beobachtungen nun gelten, damit der Hebel im Gleichgewicht ist? Fuelle dazu folgenden Text aus: Die Drehwirkung einer Kraft ist umso größer ist, je mehr Gewichtsstuecke an einer Stelle und je laenger der Hebelarm ist. Die Drehwirkung, physikalisch auch das Drehmoment (M) genannt, laesst sich errechnen, indem man den Abstand (d) zum Drehpunkt, der auch Hebelarm genannt wird, mit der Kraft, die an dieser Stelle insgesamt wirkt mal nimmt / multipliziert. Also: Drehmoment = Kraft * Hebelarm => _M_ = F * _d Die Einheit vom Drehmoment ist Nm (Newtonmeter), die von der Kraft ist Newton (N) und in Meter wird der Hebelarm gemessen. Hat man mehr als nur ein Gewichtsstueck auf einer Seite vom Hebel, so muss man diese berechneten Drehmomente_plus nehmen / addieren. Der Hebel befindet sich im Gleichgewicht, wenn alle linksdrehenden Drehmomente und alle _rechtsdrehenden_ Drehmomente gleich gross sind. Loesungen sind eingetragen. b) (Fachwissen, Stufe I) Berechne nun die Drehmomente aus Aufgabe (3a) und (3b). Kontrolliere mit deinen Rechnungen jene, die unter dem Applet angegeben sind. Sind die wirklich korrekt? Loesungen: Sind alle korrekt. 3a) 3b)

6 6) (Fachwissen, Stufe II; Kommunikation II und Bewerten II/III (?) ) Wittern die Roemer hier eine Chance oder hat Asterix doch zuvor vom Druiden Zaubertrank erhalten? Hilf den Roemern bei ihrer Entscheidung und begruende deine Antwort so, dass die Roemer sie auch verstehen. Baue dazu beispielsweise eine moegliche Wippsituation mit dem Applet nach. Loesungen: Ich denke, dass Asterix keinen Zaubertrank vom Druiden bekommen hat, da er zwar viel leichter ist als Obelix, aber einen viel laengeren Abstand zum Drehpunkt auf der Wippe (Hebel) hat als Obelix und deshalb eine groessere Drehwirkung erzeugen kann. Man muss naemlich Kraft mit Laenge des Hebelarms mal nehmen. Zum Beispiel: ABER, trotzdem ist es fuer die Roemer nicht sicher, die Gallier anzugreifen, weil Obelix als Kind in den Zaubertrank gefallen ist und immer unbesiegbar ist.

7 (Aufgabe 6 Did. Reserve) Schreibt eine kurzen Brief an den Ladenmeister von dem Flugzeug, was beim Beladen nach hinten gekippt ist (Foto ganz oben). Erinnert ihn daran, um welchen Drehpunkt sich ein parkendes Flugzeug drehen kann und was er beim naechsten Beladen wieder beachten sollte. Achtet auf die richtigen Fachausdruecke. Loesung koennte so aussehen: Sehr geehrter Herr Lademeister, ein parkendes Flugzeug kann sich um sein (Haupt-)Fahrwerk drehen. Das hintere Teil des Flugzeugs, und damit das hintere Drehmoment, hatte entweder einen zulangen Hebelarm, ein zu grosses Gewicht oder beides. Um dies zu vermeiden, muss das vordere Ende des Flugzeuges zum Beispiel mit Ballast beschwert werden.

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