Physik verstehen 2, Schulbuch

31 Die Welt, in der wir uns bewegen  Lernzielkontrolle 9, Seite 83 3. Welche Arten von Hebeln gibt es? M Es gibt folgende Hebelarten (Abb. 31.1): a) Zweiseitige Hebel sind zB Zangen und Scheren. Die Kräfte wirken auf beiden Seiten der Drehachse in die gleiche Richtung. b) Einseitige Hebel sind zB Scheibtruhen und manche Nussknacker. Die Kräfte wirken auf derselben Seite des Hebels in entgegen- gesetzte Richtungen. Der menschliche Kraftarm (Abb. 31.2) Halte eine Last in der Armstellung wie in der Abbildung. An welcher Stelle des Unterarms musst du die größte (die kleinste) Kraft aufwenden? Mit einem Hebel kannst du Kraft sparen, wenn der Kraftarm länger ist als der Lastarm, zB beim Abzwicken von Ästen mit einer Astschere (Abb. 31.3). Ist der Kraftarm kürzer als der Lastarm, braucht man zwar mehr Kraft, gewinnt aber an Geschwindigkeit, was beim Werfen eines Balles und beim Mähen mit einer Sense (Abb. 31.4) wichtig ist. 4. Wann herrscht an einem Hebel Gleichgewicht? Die Münzenwippe (Abb. 31.5) Hänge ein längeres Brett (zB Lineal) drehbar gelagert auf (siehe Abbildung) und belaste es auf beiden Seiten mit gleichen Geldstücken. Die Hebelstange soll waagrecht bleiben. Welche Möglichkeiten findest du? Auf einer Wippschaukel (Abb. 32.3) herrscht Gleichgewicht, wenn die schwerere Person die gleiche Drehwirkung ausübt wie die leichtere. Bist du schwerer als dein Partner, musst du näher bei der Drehachse sitzen. Jede Drehwirkung hängt vom Produkt aus Kraft und Kraftarm ab. Daher kann eine kleinere Kraft mit einem längeren Kraftarm einer größeren Kraft mit einem kürzeren Kraftarm das Gleichgewicht halten. Wenn die Produkte aus Kraft und Kraftarm auf beiden Hebelseiten gleich sind, bleibt die Hebelstange im Gleichgewicht. M Das Hebelgesetz lautet: Die Drehmomente an beiden Hebelarmen sind gleich groß. Kraft 1 mal Kraftarm 1 = Kraft 2 mal Kraftarm 2 F 1 ∙ r 1 = F 2 ∙ r 2 V3 V4 31.1 Der zweiseitige und der einseitige Hebel r ¹ r ² F ¹ F ² r ¹ r ² F ¹ F ² 31.2 Der menschliche Kraftarm Lastarm Kraftarm Strecker Beuger 31.3 Eine Astschere hat lange Kraftarme und kurze Lastarme. 31.4 Die Sense hat einen kurzen Kraftarm und einen langen Lastarm. 31.5 Die Münzenwippe 31.6 Dieser Nussknacker ist ein einseitiger Hebel und im Gleichgewicht. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv