Lehrer-/Dozentenblatt Gedruckt: 30.03.207 4:37:2 P00000 Flaschenzug aus einer losen und einer festen Rolle (Artikelnr.: P00000) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Physik Bildungsstufe: Klasse 7-0 Lehrplanthema: Mechanik Unterthema: Kräfte, einfache Maschinen Experiment: Flaschenzug aus einer losen und einer festen Rolle Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Mittel 0 Minuten 20 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Schere Schlagwörter: Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusatzinformation Die Schüler sollen am Beispiel eines einfachen Flaschenzuges erkennen, dass die Kraft, die zum Heben einer bestimmten Last erforderlich ist, sich mit einer Anordnung aus zwei Rollen gegenüber der Gewichtskraft der Last halbieren lässt. Dafür muss jedoch ein längerer Weg aufgebracht werden. Durch Vergleich der Produkte Last Lastweg und Kraft Kraftweg sollen sie erkennen, dass beide gleich groß sind. Bemerkung 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 ist. Anmerkungen Physikalisch gesehen stellt das Produkt F x 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. Aus der technischen Ausführung eines Flaschenzuges sind Rollen (auch mehrfach) in den sogenannten "Flaschen" oder "Blöcken" angeordnet. Daher der Name "Flaschenzug". Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:37:2 P00000 Flascheezug aus eieer losee ued eieer festee Rolle (Artikeler.: P00000) Aufgabe ued Material Aufgabe Spart mae mit eieem Flascheezug Kraft? Baue aus einer losen und einer festen Rolle einen einfachen Flaschenzug und mache dich mit seiner Wirkungsweise vertraut. Hebe unterschiedliche Lasten mit dem Flaschenzug und ermittle jeweils die Größen von Last und Kraft. Hebe eine Last mit dem Flaschenzug und ermittle die Wege von Last und Kraft. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:37:2 P00000 Material Positioe Material Besteller. Meege Stativfuß, variabel 0200-00 2 Stativstange Edelstahl 8/8, l = 250 mm, d = 0 mm 0203-00 2 Stativstange, l = 600 mm, d = 0 mm, zweigeteilt, verschraubt 02035-00 3 Doppelmuffe 02043-00 4 Gewichtsteller für Schlitzgewichte 02204-00 5 Schlitzgewicht, schwarzlackiert, 0 g 02205-0 4 5 Schlitzgewicht, schwarzlackiert, 50 g 02206-0 3 6 Rolle, lose, d = 65 mm, mit Lasthaken 02262-00 7 Rolle, lose, d = 40 mm, mit Lasthaken 03970-00 8 Stiel für Rolle 02263-00 9 Kraftmesser, transparent, 2 N 03065-03 0 Maßband, l = 2 m 09936-00 0 Angelschnur, auf Röllchen, d = 0,7 mm, 20 m 02089-00 Zusätzlich Material Schere Aufbau ued Durchführueg Aufbau Schraube zunächst die geteilte Stativstange zusammen (Abb. ). Baue mit dem Stativfuß ein Stativ auf (Abb.2). Schiebe die Stativstange 25 cm durch das Loch im Stativfuß und fixiere sie mit dem Hebel (Abb. 3). Befestige die lange Stativstange im Stativfuß (Abb. 4). Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:37:2 P00000 Abb. Abb. 2 Abb. 3 Abb. 4 Bringe die Rolle (d = 65 mm) an dem "Stiel für Rolle" an (Abb. 5). Stelle dir ein Stück Schnur von etwa 20 cm Länge mit einer Schlaufe an jedem Ende her. Befestige ein Ende der Schnur an dem Stiel für Rolle (Abb. 6). Klemme diesen Stiel nun mit Hilfe der Doppelmuffe an die lange Stativstange (Abb. 7). Abb. 5 Abb. 6 Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:37:2 P00000 Abb. 7 Verwende als lose Rolle die kleine Rolle, hänge das andere Ende der Schnur an den Kraftmesser 2 N und befestige diesen an der Stativstange 25 cm (Abb. 8). Abb. 8 Durchführueg Bestimme die Gewichtskraft F r der lose Rolle und notiere den Wert über Tabelle im Protokoll. Hänge danach den Gewichtsteller mit so vielen Massestücken an die lose Rolle, dass die Last 50, 00, 50 und 200 g beträgt (Abb. 9). Um die Schlitzgewichte an den Gewichtsteller zu hängen, schiebe sie über das obere Ende des Gewichtstellers (Abb. 0). Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:37:2 P00000 Abb. 0 Abb. 9 Bestimme mit dem Kraftmesser die jeweiligen Kräfte F am losen Seilende (Abb. ) und trage die Messwerte in Tabelle ein. Abb. Nimm als Last 00 g und entferne den Kraftmesser. Lasse die Last auf der Tischfläche aufsetzen und straffe die Schnur. Stelle die feste Rolle so, dass ihr Markierungspunkt nach rechts weist. Binde an der Stelle des Markierungspunktes an der festen Rolle einen Knoten in die Schnur (Abb. 2). Ziehe am losen Ende der Schnur so weit wie möglich schräg nach unten und miss die Länge der Schnur s f zwischen dem Markierungsknoten und der rechten Seite der festen Rolle. Miss die Strecke s l, um die die Last gehoben wurde (Abb. 3). Notiere die Messwerte im Protokoll. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:37:2 P00000 Abb. 2 Abb. 3 Um den Stativfuß auseinander zu bauen, drücke die gelben Knöpfe (Abb. 4). Abb. 4 Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:37:2 P00000 Protokoll: Flascheezug aus eieer losee ued eieer festee Rolle Ergebeis - Frage ( Puekt) Trage hier die Gewichtskraft F r = N ein. Ergebeis - Tabelle (2 Puekte) Trage deine Messwerte in die Tabelle ein und berechne die gesamte Gewichtskraft aus der Last F g aus der Gewichtskraft F m der Massestücke und der der losen Rolle F r. m in g F in N F m in N F g in N 50 00 50 200 Ergebeis - Frage 2 (4 Puekte) Trage hier deine Messwerte aus Teil 2 ein. m = 00 g s l = cm s f = cm s l F g = Ncm s f F = Ncm Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:37:2 P00000 Auswertueg - Frage (0 Puekte) Vergleiche F g mit F. Was stellst du fest? Auswertueg - Frage 2 (0 Puekte) Vergleiche s l mit s f. Welche Beziehung kannst du zwischen beiden erkennen? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:37:2 P00000 Auswertueg - Frage 3 (0 Puekte) Vergleiche die berechneten Produkte Last x Lastweg und Kraft x Kraftweg. Welche Aussage ergibt sich daraus? Auswertueg - Frage 4 (0 Puekte) Drücke die Ergebnisse von Teil und Teil 2 in einem kurzen Satz aus. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:37:2 P00000 Auswertueg - Frage 5 (0 Puekte) Lässt sich mit einem einfachen Flaschenzug Kraft sparen? Auswertueg - Frage 6 (0 Puekte) Wie sieht es bei den Wegen aus? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de