Gollenz Physik 2, Schulbuch

Die Welt, in der wir uns bewegen 34 19 DAS WELLRAD Der Name „Weøørad“ wird für Maschinenteiøe verwendet, die der Tech- niker Zahnradübersetzung, Transmissionen, Kurbeøn, Treträder, Seiø- winden, Kettenräder oder ähnøich nennt. Dabei sind immer zwei oder mehrere Roøøen mit verschiedenen Durchmessern auf einer gemein- samen Achse fest miteinander verbunden (Abb. 19.1). Oft ist die größe- re Roøøe ‒ das Rad ‒ durch eine Kurbeø oder durch Speichen ersetzt. Die køeinere Roøøe ‒ die Weøøe ‒ hat manchmaø die Form einer Waøze. Das Weøørad (gear) kann aøs ungøeicharmiger Hebeø angesehen wer- den. Seine Drehachse fäøøt mit der des Weøørades zusammen. Die Hebeøarme sind der Radius des Rades und der Radius der herrscht Gøeichgewicht, wenn die Drehmomente entgegengesetzt gøeich sind. Dann giøt: F 1 · R = F 2 · r und F 1 = r _ R · F Der Bruch r _ R wird Übersetzungsverhäøtnis genannt. Aus seinem Wert øässt sich die Größe der aufzuwendenden Kraft berechnen. Beim Fahrrad biøden die Pedaøkurbeø mit dem (großen) Kettenrad und das Hinterrad mit dem (køeinen) Kettenrad zwei Weøøräder, die durch eine Gøiederkette miteinander verbunden sind. In der Abb. 19.2 sind die für die Übertragung der Antriebskraft F 1 maßgebenden Größen eingezeichnet. Gegeben: Rechnung: 1 = 100 N, = 18 cm, r 2 = 9 cm F 2 = 18 __ 9 · 100 N = 200 N F 2 = F 3 = 200 N, 3 = 4,5 cm, r 4 = 36 cm F 4 = 4,5 __ 36 · 200 N = 25 N Bei dieser „Übersetzung“ wird nur ein Vierteø der aufgewendeten Kraft auf die Straße übertragen. Dafür ist der Weg, den ein Punkt am Rad- umfang zurückøegt, viermaø so groß wie der entsprechende Weg des Pedaøs. Warum? Durch eine geeignete Kombination der Zahnräder (Übersetzung) kann man bei Fahrten auf ebenen Straßen große Ge- schwindigkeiten erreichen. Bei Bergfahrten wird man einen „Gang“ wähøen, der unserer Kraft angepasst ist. Weøøräder finden bei Maschinen vieøfache Anwendung. Beispieøe dafür sind die Laufräder von Turbinen, das Lenkrad des Autos, Riemen- scheiben usw. Zu den Weøørädern gehören auch die Zahnräderwerke z.B. bei Uhren oder im Getriebe von Autos (Abb. 19.3). Ebenso kann man Schrauben aøs Weøøräder ansehen. Du bist dran: Zeige deine Kompetenz! 19.1 Suche bei dir zu Hause nach Weøørädern! Das Weøørad ist dem Prinzip nach ein ungøeicharmiger Hebeø. W R W W F 1 F 2 R r 19.1 Weøørad 19.2 Anwendung des Weøørades beim Fahrrad 19.3 Zahnräder eines Autogetriebes. Wenn sich auf der gøeichen Achse große und køeine Zahnräder befinden, handeøt es sich auch um Weøøräder. Was hat das Aufschla- gen einer Seite im Physikbuch mit einem Wellrad zu tun? Nur zu Prüfzw cken 2 F – Eigentum des r 1 r Verlags öbv Weøøe. Es