Flaschenzug mit 4 Rollen (Artikelnr.: P )

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1 Lehrer-/Dozentenblatt Gedruckt: :37:3 P0000 Flaschenzug mit 4 Rollen (Artikelnr.: P0000) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Physik Bildungsstufe: Klasse 7-0 Lehrplanthema: Mechanik Unterthema: Kräfte, einfache Maschinen Experiment: Flaschenzug mit 4 Rollen Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Mittel 0 Minuten 20 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Schere Filzstift Schlagwörter: Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusatzinformationen Die Schüler sollen am Beispiel eines Flaschenzuges erkennen, dass die Kraft, die erforderlich ist, eine bestimmte Last zu heben, im gleichen Verhältnis mit der Anzahl der Rollen abnimmt.. Sie sollen ermitteln, um wieviel mal größer die Last als die Kraft ist, die zum Gleichgewicht benötigt wird, und ob die Anzahl der Rollen des Flaschenzuges damit zusammenhängt. 2. Sie sollen untersuchen, ob sich der Weg der Last von dem der Kraft unterscheidet und die Produkte F s bilden. Außerdem sollen sie angeben können, ob auch hier die Anzahl der Rollen von Bedeutung ist. Anmerkungen. Die Bezeichnung "(Schlitz)gewicht" ist insofern unkorrekt, als es sich hier um eine Masse handelt, die erst unter dem Einfluss der Erdbeschleunigung ein "Gewicht", also eine Gewichtskraft erhält. Besser ist der Ausdruck "Massestück", der hier verwendet wird. 2. Physikalisch gesehen, stellt das Produkt F s = W eine Arbeit dar. Man kann in diesem Zusammenhang bereits vorbereitend für den Versuch Arbeit an der geneigten Ebene (P00400) auf den Begriff der Hubarbeit und die Erhaltungssätze eingehen. 3. In der technischen Ausführung eines Flaschenzuges sind die Rollen nicht paarweise über-, sondern nebeneinander angeordnet. Man spricht bei einer derartigen Bauweise auch von "Flaschen" oder "Blöcken". Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

2 Gedruckt: :37:3 P0000 Flascheezug mit 4 Rollee (Artikeler.: P0000) Aufgabe ued Material Aufgabe Wie kaee mae eiee schwere Last leichter hebee? Ein Flaschenzug besteht aus der Kombination einer festen mit einer losen Rolle bzw. mehreren festen und losen Rollen. Hier soll ein Flaschenzug mit je zwei festen und losen Rollen untersucht werden. Ermittle experimentell, welche Kraft erforderlich ist, um mit dem Flaschenzug eine Last zu heben. Untersuche danach, wie groß der Kraftweg sein muss, um eine Last um einen bestimmten Weg (Lastweg) zu heben. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

3 Gedruckt: :37:3 P0000 Material Positioe Material Besteller. Meege Stativfuß, variabel Stativstange Edelstahl mit Bohrung, l = 00 mm Stativstange Edelstahl 8/8, l = 600 mm, d = 0 mm Doppelmuffe Gewichtsteller für Schlitzgewichte Schlitzgewicht, schwarzlackiert, 0 g Schlitzgewicht, schwarzlackiert, 50 g Stiel für Rolle Kraftmesser, transparent, 2 N Kraftmesserhalter Maßband, l = 2 m Angelschnur, auf Röllchen, d = 0,7 mm, 20 m Doppelrolle mit Lasthaken Zusätzliches Material Schere Filzschreiber Aufbau ued Durchführueg Aufbau Durchführueg Teil Belaste den Flaschenzug mit einer Masse von 50 g (Gewichtsteller mit 4 Massestücken 0 g) (Abb. 6). Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

4 Gedruckt: :37:3 P0000 Abb. 6 Lies die Kraft F am Kraftmesser ab und trage den Wert in Tabelle ein. Wiederhole die Kraftmessung für Massen von 00 g, 50 g and 200 g als Last. Trage alle Messwerte in Tabelle im Protokoll ein. Teil 2 Tausche die 0 cm lange Angelschnur durch ein Stück Angelschnur mit einer Länge von etwa 4-5 m aus. Überprüfe, ob die Schnur über die vier Rollen wie im Teil hängt. Belaste den Flaschenzug mit insgesamt 50 g. Die Last soll auf dem Boden stehen. Abb. 7 Markiere den Anfang der Schnur an einer bestimmten Stelle des Aufbaus, z.b. dem Stativfuß, mit einem Strich (Abb. 8). Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

5 Gedruckt: :37:3 P0000 Abb. 8 Ziehe an der Schnur, bis die Last die Tischkante erreicht hat und markiere die Schnur mit einem Strich an der gleichen Stelle des Aufbaues wie vorher. Miss die Kraft F (siehe Teil ). Miss die Länge der Schnur zwischen den Knoten (Kraftweg s f ) und die Entfernung Boden-Tischkante (Lastweg s l ). Trage alle Messwerte in die Tabelle 2 im Protokoll ein. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

6 Gedruckt: :37:3 P0000 Protokoll: Flascheezug mit 4 Rollee Ergebeis Teil - Frage (5 Puekte) Trage hier die Gewichtskraft F r der Doppelrolle ein: F r = N Ergebeis Teil - Tabelle (2 Puekte) Trage deine Messwerte in die Tabelle ein und berechne aus der Masse m unter Berücksichtigung der Gewichtskraft der Doppelrolle F r die Gewichtskraft F g und ergänze die Tabelle. F g = m x g + F r, mit g = 9,8 m/s 2. Bilde den Quotienten F g /F und trage diese Werte ebenfalls ein. m in g F in N F g in N F g / F Auswertueg Teil - Frage (0 Puekte) Ist es leichter, die Last direkt oder mit Hilfe eines Flaschenzuges zu heben? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

7 Gedruckt: :37:3 P0000 Auswertueg Teil - Frage 2 (0 Puekte) Wieviel feste und wieviel lose Rollen hat der Flaschenzug? Auswertueg Teil - Frage 3 (0 Puekte) Besteht zwischen dem Quotienten F g / F und der Anzahl der Rollen ein Zusammenhang und wenn ja, welcher? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

8 Gedruckt: :37:3 P0000 Ergebeis Teil 2 - Tabelle (5 Puekte) Trage deine Messwerte in die Tabelle ein. Den Wert F g kannst du aus Tabelle Teil entnehmen oder nach der Beziehung F g = m x g + F r berechnen. Berechne ebenfalls den Quotienten s l / s f (Lastweg / Kraftweg) und trage das Ergebnis ein. m in g F g in N s l in cm s f in cm s l / s f F in N 50 Auswertueg Teil 2 - Frage (0 Puekte) Was kannst du über die Kraft sagen, die zum Heben der Last erforderlich ist? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

9 Gedruckt: :37:3 P0000 Auswertueg Teil 2 - Frage 2 (0 Puekte) Bilde folgende Produkte: F s f =... N cm F g s l =... N cm Was stellst du fest? Auswertueg Teil 2 - Frage 3 (0 Puekte) Gilt auch hier die Beziehung Last Lastweg = Kraft Kraftweg? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

10 Gedruckt: :37:3 P0000 Auswertueg Teil 2 - Frage 4 (0 Puekte) An einem (anderen) Flaschenzug ist die aufzuwendende Kraft sechs mal kleiner als die Last. Wie groß ist bei ihm der Quotient Kraftweg/Lastweg? Auswertueg Teil 2 - Frage 5 (0 Puekte) Wieviel Rollen muss ein solcher Flaschenzug aufweisen? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax: