Lehrer-/Dozentenblatt Gedruckt: 30.03.207 4:36:44 P000600 Zweiseitiger Hebel (Artikelnr.: P000600) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Physik Bildungsstufe: Klasse 7-0 Lehrplanthema: Mechanik Unterthema: Kräfte, einfache Maschinen Experiment: Zweiseitiger Hebel Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Mittel 0 Minuten 0 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Schlagwörter: Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusatzinformation Die Schüler sollen an einem zweiseitigen Hebel das Gesetz "Kraft x Kraftarm = Last x Lastarm" erarbeiten und in Worten und einer Formel darstellen können. In einer Zusatzaufgabe kann der Begriff des Drehmomentes behandelt und das Hebelgesetz in der Form "Summe aller Drehmomente = Null" dargestellt werden. Anmerkung Bei der experimentellen Überprüfung können geringfügige Abweichungen in den Massen dazu führen, dass der Hebel nicht exakt waagerecht bleibt. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:36:44 P000600 Zweiseitiger Hebel (Artikeler.: P000600) Aufgabe ued Material Aufgabe Wie wirkt eie zweiseitiger Hebel? Belaste eine Seite des Hebels mit einer Masse, die an -erschiedenen Punkten angreift und bringe ihn mit einem Kraftmesser am äußeren Ende der anderen Seite in waagerechte Lage. Miss die jeweils auftretenden Kräfte und Längen. Belaste eine Seite des Hebels mit einer Masse und bringe ihn mit einem Kraftmesser, der an -erschiedenen Punkten der anderen Seite angreift, in waagerechte Lage. Miss die jeweils auftretenden Kräfte und Längen. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:36:44 P000600 Material Positioe Material Besteller. Meege Stati-fuß, -ariabel 0200-00 2 Stati-stange Edelstahl 8/8, l = 600 mm, d = 0 mm 02037-00 3 Hebel 03960-00 4 Doppelmuffe 02043-00 5 Gewichtsteller für Schlitzgewichte 02204-00 2 6 Schlitzgewicht, schwarzlackiert, 0 g 02205-0 4 7 Schlitzgewicht, schwarzlackiert, 50 g 02206-0 8 Kraftmesser, transparent, 2 N 03065-03 9 Haltebolzen 03949-00 Aufbau ued Durchführueg Aufbau Schraube zunächst die geteilte Stati-stangen zusammen (Abb. ). Baue mit dem Stati-fuß und der Stati-stange wie in Abb. 2 und Abb. 3 zu sehen ein Stati- auf. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:36:44 P000600 Abb. Abb. 2 Abb. 3 Befestige die Doppelmuffe an der Stati-stange. Klemme den Hebel mit dem Haltebolzen, so dass der Haltebolzen ganz in der Mitte des Hebels fest ist. Danach befestige den Haltebolzen mit dem Hebel in die Doppelmuffe (Abb. 4). Justiere den Kraftmesser -or den Messungen "über Kopf" auf Null (Abb. 5). Abb. 4 Abb. 5 Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:36:44 P000600 Durchführueg Hänge den Gewichtsteller mit einer Gesamtmasse -on m ges = 00 g auf die linke Seite des Hebels an die Markierung 0. Hänge den Kraftmesser an der Markierung 0 auf der rechten Seite des Hebels ein und stelle den Hebel waagerecht (Abb. 6). Lies den angezeigten Messwert ab und notiere ihn in Tabelle im Protokoll. Abb. 6 Setze die Last nacheinander an die Markierungen 8, 6, 4 und 2 links und miss die Kraft F für jede dieser Positionen (Abb. 7). Notiere alle Werte in Tabelle. Abb. 7 Hänge den Gewichtsteller mit einer Gesamtmasse -on m ges. = 40 g auf die linke Seite des Hebels an die Markierung 0. Hänge den Kraftmesser auf der rechten Seite des Hebels an der Markierung 0 ein und stelle den Hebel waagerecht. Lies den angezeigten Messwert ab und notiere ihn in Tabelle 2 im Protokoll. Setze den Kraftmesser nacheinander an die Markierungen 8, 6, 4 und 2 rechts und miss die Kraft F für jede Stellung des Kraftmessers (Abb. 8). Notiere alle Werte in Tabelle 2. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:36:44 P000600 Abb. 8 Um den Stati-fuß auseinander zu bauen, drücke die gelben Knöpfe (Abb. 9). Abb. 9 Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:36:44 P000600 Protokoll: Zweiseitiger Hebel Ergebeis - Teil (5 Puekte) Berechne aus der Masse m ges die Gewichtskraft und trage sie als Last L ein. m ges = 00 g, L = N Ergebeis - Tabelle (30 Puekte) Trage deine Messwerte in die Tabelle ein und berechne aus dem Abstand der Markierungen Bon je 2 cm die Länge des Lastarmes l und des Kraftarmes l 2 in cm. Berechne die Produkte L l und F l 2 und trage diese Werte ebenfalls in die Tabelle ein. Markierung Nr. F in N l in cm L l in Ncm l 2 in cm F l 2 in Ncm links rechts 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 Ergebeis - Teil 2 ( Puekt) Berechne aus der Masse m ges die Gewichtskraft und trage sie als Last L ein. m ges. = 40 g, L = N Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:36:44 P000600 Ergebeis - Tabelle 2 (30 Puekte) Trage deine Messwerte in die Tabelle ein und berechne aus dem Abstand der Markierungen Bon je 2 cm die Länge des Lastarmes l und des Kraftarmes l 2 in cm. Berechne die Produkte L l und F l 2 und trage diese Werte ebenfalls in die Tabelle ein. Markierung Nr. F in N l in cm l 2 in cm F l 2 in Ncm links rechts 0 0 0 8 0 6 0 4 0 2 Auswertueg - Frage (0 Puekte) Vergleiche die Produkte miteinander. Was entnimmst du diesem Vergleich? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:36:44 P000600 Auswertueg - Frage 2 (0 Puekte) Drücke den beobachteten SachBerhalt in Worten und in einer Formel aus: Auswertueg - Tabelle (3 Puekte) Betrachte die Tabelle: Wie ändert sich die Kraft unter den angegebenen Bedingungen? Wird sie größer oder kleiner? Ergänze die Tabelle. Last L Lastarm l Kraftarm l 2 Kraft F konstant kleiner konstant konstant konstant kleiner kleiner konstant konstant Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:36:44 P000600 Auswertueg - Frage 3 (0 Puekte) Hänge eine Last m = 0 g auf der linken Seite des Hebels an die Markierungen 2, 4, 6, 8 und 0. An welche Markierungen musst du eine zweite Last mit m = 20 g an der rechten Seite des Hebels bringen, damit dieser waagerecht bleibt? Auswertueg - Zusatzaufgabe (0 Puekte) Das Produkt "F l = Kraft mal Hebelarm" nennt man auch Drehmoment. Kannst du angeben, unter welchen Bedingungen der Hebel in waagerechter Stellung Berharrt? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:36:44 P000600 Auswertueg - Zusatzaufgabe 2 (0 Puekte) In welche Richtung bewegt sich ein Hebel unter dem Einfluss Bon einem Drehmoment, das auf der rechten Seite des Hebels Bon der Kraft F im Abstand (Hebelarm) l 2 auf ihn ausgeübt wird? Auswertueg - Zusatzaufgabe 3 (0 Puekte) Wie bewegt sich der Hebel unter dem Einfluss eines Drehmoments aus der Last L im Abstand l 2 auf der linken Seite des Hebels? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de
Gedruckt: 30.03.207 4:36:44 P000600 Auswertueg - Zusatzaufgabe 4 (0 Puekte) Belaste eine Seite des Hebels mit mehreren Lasten L, L 2... an Berschiedenen Lastarmen l, l 2... Wie groß ist die erforderliche Kraft am Kraftarm l 2? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: 055 604-0 info@phywe.de 37079 Göttingen Fax: 055 604-07 www.phywe.de