Physik verstehen 2, Schulbuch

30 2  Arbeitsheft-Seite 18–19 30.1 Der Schraubenschlüssel zum Lösen der Schrauben hat einen langen Arm. Der Hebel 1. Wovon hängt die Größe der Drehwirkung bei einem Hebel ab? Ein Hebel ist ein starrer Körper, der um eine Achse drehbar gelagert ist und an dem zwei Kräfte in entgegengesetzte Richtungen wirken. Die Türklinke (Abb. 30.2) Versuche, eine Türklinke an verschiedenen Stellen mit einem Finger nach unten zu drücken. Was fällt dir auf? Wo fällt dir das Drücken besonders leicht? Wäre es sinnvoll, längere Türklinken anzufertigen? Mit einer größeren Kraft kann man einen Hebel stärker drehen. Ebenso wichtig ist der Abstand des Angriffspunktes von der Drehachse. Dieser Abstand wird Kraftarm r genannt (Abb. 30.3). Die Abkürzung r bezeichnet den Radius der Drehung. M Die Drehwirkung an einem Hebel ist umso größer, je größer die wirkende Kraft und je länger der Kraftarm ist. 2. Wie berechnet man die Drehwirkung einer Kraft? Das Drehmoment (Abb. 30.4) Baue die Anordnung der Skizze auf. Die Hebelstange soll bei der Belastung mit 6 (3, 2, 1) Massestücken immer waagrecht bleiben. Verändere dazu die Spannung der Schraubenfeder. Statt der Feder kannst du auch einen Kraftmesser verwenden. Wie lang muss der Kraftarm jeweils sein? Es wird dir bei V2 aufgefallen sein, dass es einen Zusammenhang zwischen den Kräften und den zugehörigen Kraftarmen gibt: F 1 = 6N bei r 1 = 4cm, F 2 = 3N bei r 2 = 8cm usw. Bei der Multiplikation der Werte von Kraft und Kraftarm erhältst du immer das gleiche Produkt: 24. Zwei Kräfte haben also die gleiche Drehwirkung, wenn das Produkt aus Kraft und Kraftarm gleich groß ist. Dieses Produkt wird Drehmoment M genannt. Das Drehmoment wird in Newtonmeter (Nm) angegeben. M Die Drehwirkung (oder das Drehmoment M ) einer Kraft ist gleich dem Produkt „Kraft mal Kraftarm“: M = F ∙ r V1 V2 30.2 Die Türklinke 30.3 Die Kraft zieht immer im rechten Winkel zum Kraftarm! r ² = 4 r ¹ = 2 F ² = 3 N F ¹ = 6 N a) b) c) d) 6 N 3 N 2 N 1 N 4 cm ....... ....... ....... F r 30.4 Das Drehmoment 30.5 Mit einer Scheibtruhe kannst du große Lasten befördern. 30.6 Hebelwirkung beim Öffnen einer Dose Arbeitsblätter cg7f5m Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv