Big Bang Physik 6, Schulbuch

14  RG 6.1: Mechanik 2 Bei geometrischen Gegenständen kann man das Problem durch Integration lösen (Tab. 17.1; Integration lernst du in der 8. Klasse in Mathematik). Bei nichtgeometrischen Objekten wird die Drehmasse oft im Experiment bestimmt. Wie macht man das aber bei komplizierten und beweg- lichen Körpern wie dem des Menschen? Es ist unmöglich, die Drehmasse eines Menschen zu jedem Zeitpunkt völlig exakt zu bestimmen, weil sich die Teile des Körpers durch die Bewegung pausenlos zueinander ver- schieben. Man kann aber für biomechanische Untersuchun- gen gute Abschätzungen vornehmen, wenn man den Körper aus geometrischen Figuren zusammensetzt (Abb. 17.14). Dazu müssen die Körperteile der Person sehr genau ver- messen werden. Später kann man die Drehmasse um jede beliebige Achse ausrechnen. Oft ist vor allem die relative Drehmasse des Menschen interessant (Abb. 17.15). Wir werden sie im Kapitel 17.4 noch brauchen. Zusammenfassung Die Drehmasse gibt an, wie schwer es ist, einen Gegenstand in Rotation zu versetzen oder abzubremsen. Sie hängt von der Masse und von der Lage der Drehachse ab. Nur für geometrische Objekte kann sie exakt berechnet werden. Abb. 17.14:  Um Drehmasse und Schwer- punkt eines Menschen in jeder Lage möglichst genau abschätzen zu können, muss man ihn vorher exakt vermessen und dann mit geometri- schen Figuren „modellieren“. Abb. 17.15:  Es ist zum Beispiel doppelt so schwer, einen Menschen mit ausgestreckten Armen in Rotation um seine Längsachse zu brin- gen, als wenn er die Arme angezogen hat. Z 17.3 Brote auf der Butterseite Das Drehmoment Eine Kraft versetzt einen Gegenstand in Translation. Aber was versetzt einen Gegenstand in Rotation? Außerdem geht es in diesem Abschnitt um Hebel und um vom Tisch fallende Butterbrote. Wo die Zwirnspule hinrollt, hängt zunächst von der Lage des Fadens ab. Wenn er oben liegt, bewegt sich die Rolle immer zu dir (Abb. 17.18 a). Wenn er unten liegt, rollt sie nur dann zu dir, wenn die gedachte Verlängerung links am Auflage- punkt vorbeigeht (b). Du musst also flach ziehen ( F8 ). Ziehst du zu steil, rollte sie weg (c). Probier es aus! Spielt die Fadenlänge eine Rolle? Nein! Eine Kraft wirkt im- mer entlang einer Linie, der sogenannten Wirkungslinie . Wo auf dieser die Kraft ansetzt, spielt keine Rolle. Deshalb kannst du dir bei der Schraube mit dem Seil nicht helfen (  F9 ), da es die Wirkungslinie nicht verändert. Mit dem Rohr geht das aber schon (Abb. 17.19). Die Wirkungslinie entfernt sich dabei von der Drehachse, und das Aufdrehen der Schraube wird leichter. Du möchtest eine weggerollte Zwirnrolle am Faden wieder zu dir herziehen. Ist das möglich? Und spielt die Fadenlänge dabei eine Rolle? Du kriegst eine Schraube nicht auf. Womit kannst du dir helfen: Mit der Schnur oder dem Rohr? Kannst du das auch physikalisch begründen? Vom Tisch fallende Butterbrote landen angeblich immer auf der Butterseite! Ist da was dran? F8 E2  Abb. 17.16 F9 E2  Abb. 17.17 F10 E2  Abb. 17.18 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv