Physik verstehen 2, Schülerbuch

34 2  Arbeitsheft-Seite 18–19 Der Hebel – das Zusammenwirken von Kraftarm und Lastarm 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 wirken. Die Türklinke (Abb. 34.1)  W4, E1 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 und steht immer normal auf die Kraftrichtung (Abb. 34.1 und 34.2). Die Abkürzung r bezeichnet den Radius der Drehung. 2. Wie berechnet man die Drehwirkung einer Kraft? Das Drehmoment (Abb. 34.3)  W1, E1 Baue die Anordnung auf. Stelle die Schraubenfeder so ein, dass die Hebel­ stange bei einer Belastung mit 6 Massestücken zu je 1N Gewicht waagrecht ist. Verändere die Spannung der Feder nicht mehr. Verwende nun weniger (3, 2, 1) Massestücke. Wie lang muss der Lastarm r jeweils sein, damit die Hebelstange immer waagrecht ist? 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 ​= 4 cm, ​F​ 2 ​= 3N bei ​ r​ 2 ​ = 8 cm 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. V1 Drehachse Kraftarm r Angriffspunkt 34.1 Die Türklinke Die Drehwirkung an einem Hebel ist umso größer, je größer die wirkende Kraft und je länger der Kraftarm ist. M r ² = 4 r ¹ = 2 F ² = 3 N F ¹ = 6 N Kraftarm Lastarm r ² r ¹ 34.2 Die Kraft zieht immer im rechten Winkel zum Kraftarm! Infobox: Drehmoment = Kraft mal Kraftarm M = F · r V2 a) b) c) d) 6 N 3 N 2 N 1 N 4 cm ....... ....... ....... F r r 34.3 Das Drehmoment Die Drehwirkung (oder das Drehmoment M ) einer Kraft ist gleich dem Produkt „ Kraft mal Kraftarm “: M = F · r M 34.4 Der Schraubenschlüssel zum Lösen der Schrauben hat einen langen Kraftarm. 34.5 Mit einer Scheibtruhe kannst du große Lasten befördern. 34.6 Hebelwirkung beim Öffnen einer Dose Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv