Big Bang 2, Schulbuch

62 8 Einfache Maschinen A9 Nimm an, du hast in der Hand eine Hantel mit 5kg (entspricht 50N). Mit welcher Kraft muss dein Biceps arbeiten, damit du die Hantel so wie in B 8.12 ruhig halten kannst? A10 Um den fest sitzenden Deckel einer Farbdose zu öffnen, kannst du dir mit einem Schraubenzieher helfen ( B 8.13 ). Was passiert da eigentlich genau? In der Physik bezeichnet man als Hebel einen un­ biegsamen und meist langen Gegenstand , der sich um eine Achse drehen lässt, also zum Beispiel eine Wippe ( B 8.11 ). Diese ist ein sogenannter zweiarmiger Hebel , weil sich die Hebel auf beiden Seiten der Dreh­ achse befinden. Ein Hebel ist dann im Gleichgewicht, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: Die Arme eines Hebels werden zwi- schen Dreh­ achse und An­ griffspunkt der Kräfte ge- messen. Wel- chen Arm man als Kraftarm bezeichnet, ist manchmal Geschmackssache, etwa bei der Wippe . Der springende Punkt ist aber der: Kommt links und rechts beim Multiplizieren dieselbe Zahl raus (z. B. 1000Nm), ist die Wippe im Gleichgewicht ( A8 ). Hebel sind einfache Maschinen , weil man mit diesen die eingesetzten Kräfte verändern kann. Die Gewichts- kraft des Jongleurs ( B 8.14 ) wird durch den Hebel um- gelenkt und auf der linken Seite wirksam. Je näher bei der Drehachse, desto größer die wirksame Kraft. Des- halb kann der Jongleur dem dicken Zirkusdirektor die Waage halten, wenn dieser 1m von der Drehachse ent- B 8.13 Wie die 500N Gewichtskraft auf der anderen Seite des Hebels auswirken. B 8.14 mit einem großen Zahnrad um ( b ). Da kommst du pro Pedalumdrehung nur 4m weit. Dafür wirkt nun die doppelte Kraft vom Reifen auf die Straße – sehr prak- tisch, wenn du bergauf fahren willst. Meistens haben Gangräder vorne drei und hinten sieben Zahnräder, wodurch sich 21 Kombinationen ergeben. José Meiffret ver- wendete bei seinem Weltrekord ein gi­ gantisches vorderes Zahnrad ( A3 ; B 8.9 ). Das Übersetzungs- verhältnis betrug etwa 1 : 10 (17 Zähne hinten, 172 vorne) – ein extrem hoher Gang für extrem hohe Geschwindigkeiten! Du kannst bei gleicher Arbeit Kraft sparen , wenn du den Weg verlängerst , und Weg sparen, wenn du mehr Kraft investierst. Schiefe Ebenen, Flaschenzüge und die Gangschaltung funktionieren so. 8.2 Walnüsse und Säbelzahntiger Der Hebel Auch so genannte Hebel sind einfache Maschinen . Du verwendest sie pausenlos im Alltag, kennst sie aber wohl nicht unter diesem Namen. A6 Warum kann ein Kind mit einem Knacker eine Nuss erledigen, die ein Kraftprotz mit bloßer Hand nicht schafft? A7 An welcher Stelle würdest du eine Türschnalle, die sich nur schwer bewegen lässt, beim Öffnen drücken: Möglichst weit innen oder außen? Warum? A8 Warum ist die Wippe in B 8.11 im Gleichge- wicht? Welche allgemeine Regel könnte man daraus ableiten? B 8.9 B 8.10 B 8.11 B 8.12 Nur zu Prüfzweck n – Eigentum des Verlags öbv