29 16 Standfestigkeit Wir Menschen bewegen uns relativ labil. Man kann uns leicht aus dem Gleichgewicht bringen. Das sieht man vor allem, wenn man auf einem Bein steht. Erst unser Gehirn gemeinsam mit dem Gleichgewichtsorgan ermöglicht uns ein stabiles, standfestes Leben. Hast du schon einmal auf einem gespannten Seil balanciert und musstest dabei manchmal herunterspringen? Ruht ein Körper, z. B. ein Holzprisma, mit einer ebenen Fläche auf dem Tisch, befindet er sich im Allgemeinen im stabilen Gleichgewicht. Kippen wir ihn nur wenig um eine Kante, fällt er in seine alte Lage zurück (Abb. 16.1). Dreht man den Körper aber so lange, bis der Schwerpunkt lotrecht oberhalb der Kippkante liegt, dann ist der Körper im labilen Gleichgewicht. Wird er noch weiter gedreht, fällt er um. Versuch: Stelle zwei gleiche Quader (Abb. 16.2) mit der gleichen Seitenfläche so auf ein Brett, dass beim Heben des Brettes verschiedene Grundkanten als Kippkanten dienen: Hebe nun das Brett langsam auf einer Seite hoch! Welcher Quader fällt als erster um? Wie du aus der Abb. 16.2 siehst, fällt das Lot durch den Schwerpunkt des rechten Quaders nicht mehr in seine Standfläche. Das Gewicht bringt den Körper zum Umkippen. Im Allgemeinen ruht ein Körper auf mehreren Unterstützungspunkten. Spannt man um diese außen herum einen Faden, umgrenzt man damit die Standfläche des Körpers (Abb. 16.3). Solange die Lotrechte durch den Schwerpunkt in die Standfläche fällt, bleibt der Körper im stabilen Gleichgewicht. Geht das Lot durch eine Kante der Unterstützungsfläche, befindet er sich im labilen Gleichgewicht. Der Körper fällt um, wenn das Lot nicht mehr auf die Standfläche trifft. Versuch: Untersuche, wie die Stabilität eines Körpers von seinem Gewicht und von der Lage seines Schwerpunkts abhängt. Du bist dran – zeige deine Kompetenz: 16.1 Wodurch ist die Standfläche des Menschen bestimmt (Abb. 16.4)? 16.2 Warum ist beim Schilaufen die Standfestigkeit größer, wenn man breitspurig oder tief in der Hocke fährt? 16.3 Warum haben Kranarme ein Gegengewicht? 16.4 Warum vergrößert man bei einem Kran die Standfestigkeit mit Betonklötzen? 16.5 Warum sind Sportwagen sehr niedrig gebaut? Steht es sich auf „großem“ Fuß besser? S1 S2 h Schwerpunkt Schwerlinie Kippkante a 16.1 Beim Kippen um die Kippkante a legt der Schwerpunkt den Weg S1S2 zurück. Dabei wird der Schwerpunkt um die Höhe h gehoben. Liegt der Schwerpunkt S in S2, dann geht die Schwerlinie durch die Kippkante a. Kippkante S S S´ S´ 16.2 Der Quader kippt, sobald der Fußpunkt S’ des Lotes durch den Schwerpunkt S über die Kippkante wandert. 1 2 3 4 5 6 7 8 16.3 Standfläche: Ein gespannter Faden, der alle Unterstützungspunkte umschließt, begrenzt die Standfläche des Körpers. 1 bis 8: Unterstützungspunkte des Körpers 16.4 Standfläche eines Menschen Die Standfestigkeit eines Körpers ist umso größer, je schwerer der Körper ist, je tiefer sein Schwerpunkt liegt und je größer der Normalabstand des Lotes durch den Schwerpunkt von der Kippkante ist. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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