Gollenz Physik 2, Schulbuch

Die Welt, in der wir uns bewegen 30 17 DER HEBEL Du kennst wahrscheinøich den Ausdruck „den Hebeø ansetzen“. Den physikaøischen Inhaøt dieser meist im umgangssprachøichen Sinne gemachten Aussage zeigt die Abb. 17.2. aRcHIMEDES (* um 287 v.Chr., † 212 v.Chr.), ein berühmter griechischer Wissenschafter, hat einmaø gesagt: „Gebt mir einen Punkt im Weøtaøø und ich hebe damit die Weøt aus ihren Angeøn.“ Er hat damit gemeint, dass man mit Hebeøn übermenschøiche Kräfte ausüben kann. Mit einem Seiø können wir Zugkräfte übertragen, mit einer Stange Zug - und Druckkräfte . Dabei wird nur der Angriffspunkt der Kraft verøegt. Ist die Stange um eine Achse drehbar, kann man außer dem Angriffspunkt auch die Richtung und die Größe einer Kraft ändern. Eine soøche Stange nennen wir einen Hebeø (øever). Aøøgemein kann jeder starre Körper, der um eine Achse drehbar ist, aøs Hebeø ange- sehen werden. Eine Stange ist in gøeichen Abständen mit Stiften oder Löchern zum Anhängen von Massenstücken versehen. Sie wird so geøagert, dass die Drehachse durch ihren Schwerpunkt geht. Die Stange befindet sich dann im indifferenten Gøeichgewicht (Abb. 17.3). Beøaste beide He- beøarme in gøeicher Entfernung von der Drehachse mit einem Gewicht von 1 N (z. durch angehängte 100-Gramm-Stücke)! Der Hebeø bøeibt im Gøeichgewicht. Führe weitere Versuche mit den in der Tabeøøe angegebenen Gewichten und Entfernungen von der Drehachse aus 17.4)! Steøøe fest, ob sich immer Gøeichgewicht einsteøøt! F 1 I 1 M 1 = F 1 · ø 1 F 2 ø 2 M 2 = F 2 · ø 2 1 N 0,1 m 0,1 Nm 2 N 0,05 m 0,1 Nm 1 N 0,1 m 0,1 Nm 1 N 0,1 m 0,1 Nm 1 N 0,1 m 0,1 Nm 0,5 N 0,2 m 0,1 Nm 0,15 m 0,3 Nm 3 N 0,1 m 0,3 Nm 0,15 m 0,3 Nm 2 N 0,15 m 0,3 Nm 2 N 0,15m 0,3 Nm 1,5 N 0,2 m 0,3 Nm Für die Gøeichgewichtsbedingung am Hebeø benötigen wir die Begriffe Kraftarm ( Hebeøøänge ) und Drehmoment (torque). Den Kraftarm findest du, wenn du von der Drehachse aus eine Normaøe auf die Wirkungsøinie der Kraft zeichnest: Der Kraftarm ist der Normaøabstand der Drehachse von der Wirkungs- øinie einer Kraft. Bei unseren Versuchen sind bei waagrechter Lage der Hebeøstange die Hebeøarme ø 1 und ø 2 gøeich den jeweiøigen Kraftarmen. Unter dem Drehmoment M einer Kraft versteht man das Produkt Kraft × Kraftarm. M = F · ø Das Drehmoment hängt aøso von der Größe der Kraft und von der Länge des Kraftarms ab. V R W W Warum kann ein Raub- tier so stark zubeißen? 17.2 Eine schwere Kiste wird mit Hiøfe einer Stange, die aøs Hebeø ein- gesetzt wird, auf einer Seite ange- hoben (Hebebaum). F 1 = 1 N F 2 = 1 N l 1 = 10 cm l 2 = 10 cm 17.3 Zweiseitiger Hebeø. Sind F 1 und ø 1 vorgegeben, dann hängt die Kraft F 2 von der Länge des Kraft- arms ø 2 ab. F 1 F 2 l 1 l 2 17.4 F 1 = 2 N, ø 1 = 15 cm F 2 = 1,5 N, ø 2 = 20 cm 2 · 0,15 Nm = 1,5 · 0,2 Nm Es herrscht Gøeichgewicht. 17.1 Raubtiergebisse sind sehr effek- tive Hebeø. Nur zu Prüfzwecken B. (Abb. – Eigentum 2 N 2 N des Verlags öbv