Lehrer-/Dozentenblatt Gedruckt: 30.03.207 4:35:26 P0999700 Zerlegung der Kräfte auf einer geneigten Ebene (Artikelnr.: P0999700) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Physik Bildungsstufe: Klasse 7-0 Lehrplanthema: Mechanik Unterthema: Kräfte, einfache Maschinen Experiment: Zerlegung der Kräfte auf einer geneigten Ebene Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Mittel 0 Minuten 0 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Schere Winkelscheibe, Kopiervorlage Schlagwörter: Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusatzinformationen Die Schüler sollen. mit Hilfe einer Rolle eine Gewichtskraft umlenken und die an der Halterung der Rolle auftretende resultierende Kraft F r messen. 2. den Winkel α zwischen der Gewichtskraft F g und der umgelenkten Kraft F verändern und wiederum die resultierende Kraft bestimmen. In einer Zusatzaufgabe können die Schüler, die die Winkelfunktion kennen, die resultierende Kraft F r aus F, F g und dem Winkel α berechnen. Die für die Winkelmessung erforderliche Kreisscheibe mit Winkelteilung ist als Kopiervorlage beigefügt. Robert-.osch-.reite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:35:26 P0999700 Zerlegueg der Kräfte auf eieer geeeigtee Ebeee (Artikeler.: P0999700) Aufgabe ued Material Aufgabe Welche Kräfte tretee ae eieer Umleekrolle auf? Lenke mit Hilfe einer Rolle eine Gewichtskraft um und miss die an der Halterung der Rolle auftretende resultierende Kraft. Verändere den Winkel zwischen der Gewichtskraft und der umgelenkten Kraft und bestimme die resultierende Kraft. Material Aufbau ued Durchführueg Aufbau Durchführueg.elaste den Schlitzgewichtsteller mit drei Massestücken (m ges. = 40 g) und richte den Kraftmesser 2 N so aus, dass er genau waagerecht liegt (Abb. 9). Achte darauf, dass die Masse frei hängt. Um das Schlitzgewicht auf den Gewichtsteller aufzulegen, solltest du das Schlitzgewicht über die Spitze des Gewichtstellers überstreifen (Abb. 0). Robert-.osch-.reite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:35:26 P0999700 Abb. 9 Abb. 0 Lies die beiden Kraftmesser ab und notiere die Messwerte für die umgelenkte Kraft F und die resultierende Kraft F r an der Rolle (α = 90 ). Ändere den Winkel α zwischen der Gewichtskraft F g und F, indem du die Halterung für den Kraftmesser 2 N zuerst ganz nach oben und dann ganz nach unten schiebst. Stelle die Winkel etwa gemäß der Tabelle auf der Ergebnisseite ein. Halte dazu die Winkelscheibe so, dass ihr Mittelpunkt im Schnittpunkt der Kraftachsen liegt. Lies für jede Stellung, d.h. für jeden Winkel α, die Kräfte F r und F ab und trage die Messwerte in die Tabelle. Abb. : Muster für den Winkel α = 90. Abb. Abb. 2: Übersicht über Aufbau für den Winkel α = 20. Abb. 2 Robert-.osch-.reite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:35:26 P0999700.eispiel für den Winkel α = 70 (Abb. 3 und Abb. 4). Abb. 4 Abb. 3 Nimm den Kraftmesser 2 N aus der Halterung und ziehe parallel zu F g nach unten (α = 0 ) (Abb. 5). Notiere diese Werte in der Tabelle. Abb. 5 Robert-.osch-.reite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:35:26 P0999700 Protokoll: Kräfte ae der Halterueg eieer Rolle Ergebeis - Tabelle (2 Puekte) Trage deine Messwerte in die Tabelle ein. Winkel α in F in N F r in N 90 20 05 70 50 0 Auswertueg - Frage (0 Puekte).erechne die Gewichtskraft F g aus der Masse m = 40 g und trage den Wert in das Feld ein. F g = N Auswertueg - Frage 2 (0 Puekte) Vergleiche die Messwerte für die Kräfte F r und F g. miteinander. Sind beide gleich groß? Welche ist größer? Robert-.osch-.reite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:35:26 P0999700 Auswertueg - Frage 3 (0 Puekte) Musst du die Gewichtskraft der Rolle berücksichtigen? Auswertueg - Frage 4 (0 Puekte) Wie groß ist die Gewichtskraft der Rolle? Miss mit einem Kraftmesser nach. Robert-.osch-.reite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:35:26 P0999700 Auswertueg - Frage 5 (0 Puekte).ei welchem der Winkel α ist die Kraft F r am größten? Auswertueg - Frage 6 (0 Puekte).ei welchem Winkel ist sie am kleinsten? Robert-.osch-.reite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:35:26 P0999700 Auswertueg - Frage 7 (0 Puekte) Wie erklärst du diesen Sachverhalt? Auswertueg - Frage 8 (0 Puekte) Zeichne die Kräfteparallelogramme für die Winkel 70 und 20..estimme aus ihnen die resultierende Kraft F r und vergleiche sie mit den Messergebnissen in der Tabelle. Lege vorher einen geeigneten Maßstab fest, z... N = 0 cm. Robert-.osch-.reite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:35:26 P0999700 Auswertueg - Zusatzaufgabe (3 Puekte).erechne F r für drei Winkel α nach der oben genannnten Formel aus den beiden Kräften F und F g : α 20 50 0 F r in N Auswertueg - Zusatzaufgabe 2 (0 Puekte) Vergleiche die Ergebnisse mit deinen Messwerten! Was stellst du fest? Robert-.osch-.reite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:35:26 P0999700 Auswertueg - Zusatzaufgabe 3 (0 Puekte) Wie sieht das Kräfteparallelogramm bei α = 90 aus, wenn du die Gewichtskraft der Rolle mit berücksichtigt? Skizziere das Parallelogramm. Robert-.osch-.reite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de