24 12.2 Fliegendes Stäbchen Der Köperschwerpunkt In diesem Abschnitt geht es darum, dass man Objekte oft auf einen einzigen Punkt vereinfachen kann, den Körperschwerpunkt, mit dem man viele Effekte verblüffend simpel erklären kann! Wie kann man den Schwerpunkt bei einem Dreieck konstruieren? Und was ist das Besondere an diesem Punkt? Hilf dir mit B 12.8! B 12.8 Der Schwerpunkt eines Dreiecks Wieso kippt die kuriose Konstruktion in B 12.9 nicht mit Karacho um? Welche Erklärung hast du dafür? Und welche Bedeutung hat der rote Punkt? Stell dich so an eine Wand, dass die Außenseite deines rechten Fußes und deine rechte Schulter diese berühren (B 12.10). Hebe nun das linke Bein. Erkläre, was passiert. In B 12.11 siehst du die Lichtspuren von zwei Punkten eines rollenden Rades. Was ist erstaunlich daran? Begründe deine Antwort. B 12.11 Lichtspuren bei einem rollenden Rad A 5 a KSP 1/2 1/2 b B 12.9 Wie geht das? A 6 a b B 12.10 Was passiert, wenn du das wandferne Bein hebst? A 7 A 8 Warum soll man sich das Leben unnötig schwer machen?! In der Physik sieht man das genauso! Eine wichtige Grundlage ist es daher, Situationen möglichst zu vereinfachen, ohne dabei unpräzise zu werden. Zum Beispiel kann man in vielen Fällen Objekte auf einen einzelnen Punkt reduzieren, den sogenannten Schwerpunkt oder Körperschwerpunkt (KSP). Damit kann man trotzdem viele Effekte verblüffend simpel erklären. Sehen wir uns ein paar Beispiele dazu an. Um zum Beispiel den Körperschwerpunkt eines Dreiecks zu finden, musst du Linien von den Seitenmitten in die gegenüberliegenden Ecken ziehen ( A 5 ). Diese Linien, die Schwerelinien, schneiden sich exakt im KSP. Was ist das Besondere an ihm? Wenn du einen Gegenstand im KSP unterstützt, dann ist er im Gleichgewicht und kippt nicht um. Aber nicht nur flache Objekte haben einen KSP, sondern auch dreidimensionale Objekte wie der menschliche Körper. Die Bestimmung des KSP ist in diesem Fall allerdings relativ aufwändig. In B 12.12 wurden zum Beispiel 14 Einzelsegmente verwendet. Außerdem ist der Mensch kein starrer Körper und der KSP verschiebt sich, wenn man seine Haltung verändert. Im aufrechten Stand ist der KSP etwa auf Nabelhöhe. Um A 6 und A 7 beantworten zu können, brauchen wir noch zwei Begriffe. Ein Lot ist ein Faden mit einer kleinen Masse am Ende. Es hängt immer exakt senkrecht und zeigt genau in Richtung Erdmittelpunkt. Die Standfläche eines Objekts bekommt man, wenn man eine gedachte Gummischnur um alle Auflageflächen spannt. Wenn du zum Beispiel auf einem Bein stehst (B 12.13a), sind die Flächen deckungsgleich. Wenn du beidbeinig stehst, dann befindet sich die Standfläche auch zwischen den Füßen (b). B 12.12 Ermittlung des Gesamt-KSP bei einer Weitspringerin. Diese muss zuerst genau vermessen werden. Dann werden die Schwerpunkte der einzelnen Körpersegmente wie Füße, Unter- und Oberschenkel, Unter- und Oberarme und so weiter ermittelt. Daraus berechnet dann der Computer den Gesamtschwerpunkt. B 12.13 Auflagefläche (blau) und Standfläche (schraffiert) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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