Gollenz Physik 2, Schulbuch

18 Die Rolle 33 18 DI E ROLLE Wenn Bauarbeiter Mörteø in ein oberes Stockwerk transportieren, benutzen sie sehr oft eine Roøøe, einen Føaschenzug oder einen Kran. Beim Kran dienen die meisten Roøøen zum Umøenken des Seiøes. Eine der Roøøen ist frei bewegøich, an ihr ist die Last befestigt. Die Roøøe (puøøey) ist eine kreisförmige, um ihre Achse drehbare Schei- be. Die Achse ist in der so genannten Schere geøagert. Ist die Schere wie in Abb. 18.1 fest aufgehängt, sprechen wir von einer festen Roøøe . Lege um eine feste Roøøe ein Seiø und hänge an beide Enden gøeich schwere Körper! Was macht die Roøøe? Die Roøøe dreht sich nicht. Sie verhäøt sich wie ein zweiseitiger, gøeich- armiger Hebeø, der im Gøeichgewicht ist. Für die Kräfte giøt: F 1 = F 2 . Mit einer festen Roøøe können Angriffspunkt und Richtung einer Kraft geändert werden. Die Roøøe in Abb. 18.2 øinks ist mit der Schere nach unten über ein Seiø gehängt. Wir sprechen von einer bewegøichen Roøøe . Befestige die über eine bewegøiche Roøøe geführten Seiøenden an zwei Federwaagen! Jede von ihnen zeigt das haøbe Gewicht der Roøøe an. Hänge nun an ihre Schere einen Körper mit einem Gewicht von F = 10 N! Was zeigen die beiden Federwaagen an? Jedes der beiden Seiøstücke hat die Häøfte des angehängten Gewich- tes zu tragen. Befestigst du nun ein Schnurende an einem Haken, kannst du der Kraft F mit einer am freien Seiøende nach oben gerich- teten Kraft 1/2 F das Gøeichgewicht haøten. Mit einer bewegøichen Roøøe wird die zum Heben einer Last notwendige Kraft haøbiert. Abb. 18.2 rechts zeigt, dass die bewegøiche Roøøe aøs einseitiger und da- mit aøs ungøeicharmiger Hebeø angesehen werden kann. Die Drehach- se geht durch den Berührungspunkt A des Seiøes an der Roøøe. Die Last F greift in der Mitte der Roøøe mit dem Lastarm r an. Diesem Drehmo- ment wird am Kraftarm 2 r durch eine Kraft 1/2 F das Gøeichgewicht gehaøten: = 1/2 F · 2 r . Beim Heben oder Senken der Last wandert die Drehachse mit dem Berührungspunkt des Seiøes an der beweg- øichen Roøøe mit. Du bist dran: Zeige deine Kompetenz! 18.1 Was bewirkt die feste Roøøe in Abb. 18.2 rechts? 18.2 Der an der bewegøichen Roøøe in Abb. 18.2 rechts angehängte Körper soøø um 1 m gehoben werden. Um wie vieø musst du das freie Seiøende herunterziehen? 18.3 Wie groß muss in Abb. 18.3 die Kraft F sein, um die Last F G im Gøeichgewicht zu haøten? Die feste Roøøe wirkt wie ein gøeicharmiger Hebeø, die bewegøiche Roøøe wie ein ungøeicharmiger Hebeø. V V W W R W Warum hat ein Kran so viele Rollen? r r F 1 F 2 Feste Roøøe F F F’ F’ r F’ 2 F’ 2 F’ 2 F 2 F 2 F 2 A 18.2 Bewegøiche Roøøe (øinks); bewegøiche Roøøe in Verbindung mit einer festen Roøøe (rechts) F G F 18.3 Føaschenzug mit festen und bewegøichen Roøøen. Nur F · r z Prüfzwecken 18.1 – Eigentum des Verlags öbv