Die zum Heben aufzubringende Kraft kann noch weiter verringert werden, indem der Körper von noch mehr Seilstücken getragen wird.

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1 Seite 1 Sachinformation ROLLEN UND LASCHENZÜGE Ein laschenzug ist eine einfache Maschine, die den Betrag der aufzubringenden Kraft zum Bewegen oder Heben von Lasten verringert. Der laschenzug besteht aus festen und/oder losen Rollen sowie einem Seil oder einer Kette. 1. Beispiele aus dem Alltag laschenzug bei einem Kran. Rollenlose laschenzüge auf einem Boot. Spannvorrichtung für die Oberleitung bei der Eisenbahn. laschenzug zum Heben eines Schülers 2. unktionsprinzip 5N 5N m g 5N 5N 5N 5N m 1kg Um einen Körper zu heben, muss man eine Hubkraft aufbringen, welche vom Betrag her der Gewichtskraft des Körpers entspricht. 10N 10N Eine einzelne Person kann Kraft sparen, indem der Körper zu zweit gehoben wird. Dabei kann der Körper auch teilweise durch eine Aufhängung festgehalten werden. 10N 10N Durch Anbringen von Rollen lässt sich der Körper auch heben. Da die Last an mehreren (hier 2) Seilstücken hängt, und nur eins von diesen angehoben wird, kann das Heben mit geringerer Kraft erfolgen. Die zum Heben aufzubringende Kraft kann noch weiter verringert werden, indem der Körper von noch mehr Seilstücken getragen wird.

2 Seite 2 Sachinformation 3. Versuche este Rolle Lose Rolle laschenzug 4N 4N 4N s Z Z s Z Z s Z Z L L L Bei einer festen Rolle ist die Zugkraft Z genauso groß wie die Gewichtskraft der Last L. Zugweg s Z und Lastweg sind gleich groß. Bei einer losen Rolle verteilt sich die Gewichtskraft der Last gleichmäßig auf 2 Seile. Die Zugkraft Z ist daher nur halb so groß wie die Gewichtskraft der Last L. Der Zugweg s Z ist doppelt so groß wie der Lastweg. Bei einem laschenzug verteilt sich die Gewichtskraft der Last auf die Anzahl der tragenden Seile, in diesem all auf 4. Die Zugkraft Z beträgt ein Viertel der Gewichtskraft der Last L. Der Zugweg s Z ist viermal so groß wie der Lastweg. Z L Z sl 1 s Z L 2 1 Z 4 sz 2sL L sz 4 sl Die angegebenen ormeln für die Kräfte gelten nur exakt, wenn die Masse der losen Rollen, sowie die Reibung vernachlässigbar sind.

3 Sachinformation Seite 3 Die Arbeit W ( work ) Einige Tätigkeiten werden in der Physik als Arbeit bezeichnet, z.b.: einen Gegenstand hochheben ein Gummiband dehnen einen Ball beschleunigen Hubarbeit Spannarbeit Beschleunigungsarbeit Mechanische Arbeiten Um eine Arbeit zu verrichten, ist eine Kraft erforderlich! Diese Kraft wirkt entlang des (Kraft-)Weges s. Die Arbeit ist dann das Ergebnis einer dieser Tätigkeiten. Wie aber lässt sich Arbeit messen? Eine Last lässt sich auf die folgenden Arten hochheben. Es wird jeweils die gleiche Hubarbeit verrichtet. Der Kraftaufwand ist jedoch nicht immer gleich. Hochheben einer Last (Hubarbeit) direktes Heben Hubarbeit mit Hilfe einer festen Rolle Hubarbeit mit Hilfe einer losen Rolle S L s s Aufgabe: ülle die Tabelle aus: direktes Heben feste Rolle lose Rolle Last L 50 N 50 N 50 N Lastweg 2 m 2 m 2 m Kraft Kraftweg: s Ergebnis:

4 Aufgabe: ülle die leeren elder sinnvoll aus! Seite 4 Arbeit mit der losen und festen Rolle verrichten Hubarbeit: Anheben einer Last um 10 cm 0,1 m este Rolle laschenzug laschenzug laschenzug Kräfte unterschiedlicher Stärke haben die gleiche Wirkung: Anheben einer Last um. Verringert sich der Kraftaufwand, so sich der.. Kraft 2 in N Kraftweg s in m 2 * s in Nm Last 1 in N Lastweg h in m 1 * h in Nm ür die Beschreibung der verrichteten Arbeit W muss neben der Kraft (Last) auch der Kraftweg (Lastweg) berücksichtigt werden. Da das Produkt aus Kraft und Kraftweg bei gleicher Arbeit genau so groß ist wie das Produkt aus Last und Lastweg, benutzt man für die Berechnung der Arbeit die ormel: Arbeit W Kraft mal Weg s W * s Die Einheit der Arbeit ist nun eine zusammengesetzte Größe: Newton*Meter (Nm): [W] 1 Nm 1 J ( 1 Joule) Zwei grundsätzlich verschiedene Größen (Drehmoment und Arbeit/Energie) haben die gleiche Einheit: Newton mal Meter

5 Einfache Übung: Kraft sparen bei der Arbeit: Seite 5 1. Direktes Heben ohne Rolle: olgende Geräte zum Einsparen von Kraft hast du schon kennen gelernt: Den einseitigen Hebel und den zweiseitigen Hebel.. Auch Rollen können helfen, bei der Arbeit seine Kraft zu sparen: 2. Kraftaufwand mit einer festen Rolle: 0,5 m Der Kraftaufwand ändert sich nicht Aber man zieht nach unten und das ist angenehmer. Aufgabe: Berechne die Arbeit bei ( Bild 1 ) und ( Bild 2 ) 6 kg (Bild 1) 0,5 m 6 kg (Bild 2) 3. Lose Rolle: Die Last hängt an 2 Seilstücken. Ein Teil davon hängt oben am Balken fest. Der Balken trägt die Hälfte der Last; die Hand die andere Hälfte. Zum Hochziehen am zweiten Seilstück braucht man nur die halbe Kraft. Aber: Wenn die Hand das Seil um 50 cm anhebt, dann steigt die Rolle nur 25 cm hoch! Warum? (Bild 3 ) Aufgabe: Berechne die Arbeit bei der Losen Rolle : Das 6 kg Gewicht wird mit einer Kraft von nur 30 N um 0,5 m angehoben. (aber: mit einem doppelt so langen Seil!).

6 Seite 6 Heben einer Last Hubarbeit Ä Kraftaufwand ohne Rolle Ä Kraftaufwand mit einer festen Rolle Ä Kraftaufwand mit einer losen Rolle Ä Kraftaufwand mit einem laschenzug Ä Unterschied zwischen Kraft- und Lastweg Ä Berechnung der Arbeit W Arbeitsauftrag: Du sollst nach dem Durcharbeiten die Unterschiede zwischen einer festen Rolle, einer losen Rolle und einem laschenzug beschreiben können. Außerdem sollst du Angaben über den Kraftaufwand bei Verwendung einer festen Rolle, einer losen Rolle und einem laschenzug machen können. Beschreibe den Unterschied zwischen Kraft- und Lastweg. Wie berechnet man in der Physik die Arbeit W (engl.: work )? Übungen: ülle die Tabellen auf den Seiten 3 und 4 aus. Löse die Aufgaben auf Seite 5. Wenn du den Aufgabenkomplex nicht verstanden hast, so wird von dir erwartet, dass du einen ausführlichen ragenkatalog zum Thema vorlegst.