Die lose Rolle

1.
Projekt
KA
Energie, Umwelt, Mensch
8h
Kraft und ihre Wirkungen
22h
2.
Physik Klasse 7
3.
KA
Elektrische Leitungsvorgänge
20h
C.Rommel
4.
Naturgewalten Blitz und Donner
3h
Kraft und ihre Wirkungen
Lies LB. S. 6
C.Rommel
Wechselwirkung zwischen Körpern
Wechselwirkung
Ball werfen
Rudern
Fußball fangen
Volleyball spielen
Stabhochsprung
Holz zerschlagen
Welche Körper
Mensch und Ball
Paddel und Wasser
Mensch und Ball
Mensch und Ball
Mensch und Stab
Mensch und Holz
Welche Wirkung
Bewegen des Balls
Bewegen des Bootes
Ball abbremsen
Ball abbremsen, umlenken
Stab verbiegen, Sportler beschleunigen
dauerhaft verformen
Bei Wechselwirkungen zwischen Körpern treten Kräfte auf.
Dabei kommt es zu Bewegungsänderungen oder Verformungen.
Beschleunigen
Abbremsen
Richtungsänderung
Elastische Verformung
Plastische Verformung
Körper geht in
Ausgangsposition
zurück
Körper geht nicht
In die Ausgangsposition
zurück
Spannen
einer Feder
C.Rommel
Stabhochsprung
Autounfall
Zerreißen von Papier
Die physikalische Größe Kraft
LB.S. 8/9
Definition: Die Kraft gibt an, wie stark ein Körper auf einen anderen einwirkt.
FZ: F
Einheit:
Messgerät:
1N (Newton)
Federkraftmesser
Umrechnungen
1 kN = 1000 N
1 MN = 1000 000 N
Darstellen von Kräften
Angriffspunkt
Kräfte werden mit Pfeilen dargestellt.
Sie geben die Richtung und die Stärke der Kraft an.
C.Rommel
Betrag
Masse und Gewichtskraft
Die Gewichtskraft gibt an, mit welcher Kraft ein Körper an
seiner Aufhängung zieht oder auf seine Unterlage drückt.
FZ:
Einheit:
FG
1N (Newton)
Zusammenhang zwischen Masse und Gewichtskraft
Auf der Erde übt ein Körper mit der Masse 1kg
die Gewichtskraft 10N aus. 1kg = 10N
LBS. 11 lesen
Was ist die Gravitationskraft?
Ist die Gewichtskraft auf dem Mond genau so groß wie auf der Erde?
Wie kann man die Masse eines Körpers auf dem Mond bestimmen?
Übungen
LBS. 13 Nr.8, 9
C.Rommel
Reibung
Haftreibung
Gleitreibung
Rollreibung
LBS. 14 lesen
Was versteht man unter Reibungskraft?
Reibung ist eine Kraft die die
Bewegung hemmt.
Sie tritt an Grenzflächen zweier Körper
auf, die sich gegeneinander bewegen.
Schreibe zu jeder Reibungsart 3
Beispiele auf!
C.Rommel
Unter vergleichbaren Bedingungen ist die Rollreibungskraft
kleiner als die Gleitreibungskraft und diese kleiner als die
Haftreibungskraft.
Froll < Fgleit< Fhaft
Erwünschte und unerwünschte Reibung
Schlittschuh fahren
Fahrrad fahren
beim Rutschen
Knoten
Laufen
beim Bremsen
Mi LK „ Kraft“
C.Rommel
Mechanische Arbeit
Was versteht man unter Arbeit? Schreibe deine Gedanken
in Stichpunkten auf!
Im täglichen Leben benutzt man das Wort Arbeit für jede Art
von Tätigkeit, z.B. die Arbeit eines Arztes, eines Verkäufers
oder eines Schülers.
Physikalisch wird dabei keine mechanische Arbeit verrichtet.
James Prescott
Joule
(1818-1889)
Physikalische Bedeutung
Mechanische Arbeit wird verrichtet, wenn ein Körper durch
eine Kraft bewegt, abgebremst oder verformt wird.
FZ: W
Einheit: 1 J ( Joule) 1J = 1Nm
Gleichung zur Berechnung: W = F ∙ s
Beispiele:
Einen Körper heben, ein Fahrzeug fahren, einen Körper verformen
C.Rommel
Hubarbeit
Wird ein Körper gehoben, so spricht man von Hubarbeit.
Gleichung:
W = FG ∙ h
Übungen interaktiv
LB.S.29 Nr. 1,2,3,4,5, 6,7
C.Rommel
Mechanische Leistung
Die mechanische Leistung kennzeichnet wie schnell eine
mechanische Arbeit verrichtet wird.
FZ: P
Gleichung:
J
Einheit: 1 W ( Watt )  1
s
W
P
t
Weitere Einheiten: mW, kW, MW
James Watt
(1736-1819)
1W = 1000 mW
1kW = 1000 W
1MW = 1000 000 W
Zu welchen Leistungen sind Menschen fähig?
Ein Gewichtheber hebt in 2s eine Masse von 200kg um 1,60m hoch. Wie groß
ist die Leistung?
C.Rommel
Geg:
Lösung:
t = 2s
Ges: P
h = 1,60m
m = 200kg → FG= 2000N
W
t
F h
P
t
2000 N 1,60m
P
2s
P
P = 1600 W
Nächste Stunde LK: Mechanische Arbeit und Leistung
C.Rommel
2.10.09
Auswertung LK
Umrechnungen:
Übung 1
Masse und Gewichtskraft
Übung 1
Übung 2
Mech. Arbeit
Übung 1
Übung 2
Mech. Leistung
Übung
C.Rommel
Einfache Maschinen – Kraftumformende Einrichtungen
Kräfte können mit Seilen oder Stangen übertragen werden.
Rollen dienen dabei häufig als Umlenkung.
Solche Rollen bezeichnet man als
feste Rollen
An der festen Rolle werden Kräfte lediglich umgelenkt, d.h.
F 1 = F2
Anschaulich:
Auf der linken Seite der Rolle zieht die gleiche Kraft wie auf der
rechten Seite.
Es wird keine Kraft gespart.
Der Weg bei der festen Rolle:
s1 = s2
Der Zugweg ist genauso groß wie der Hubweg.
C.Rommel
Die lose Rolle
Eine Rolle, die nur lose im Seil liegt, bezeichnet
man als lose Rolle.
Bei der losen Rolle verteilen sich die Kräfte auf 2 Seile.
Damit wird nur die Hälfte der Kraft zum Heben eines
Körpers benötigt, d.h.
F2 = F1
2
Man kann mit der losen Rolle die Hälfte
der Kraft sparen.
Der Weg bei der losen Rolle:
s1 = 2 ∙ s2
Bei der losen Rolle wird doppelt so viel Seil benötigt.
C.Rommel
Der Flaschenzug
Beim Flaschenzug werden lose und feste Rollen
kombiniert.
Jede feste Rolle lenkt lediglich die Kraft um,
jede lose Rolle halbiert die Kraft, die an ihr zieht. D.h.
F2 = F1
4
Man kann mit dem Flaschenzug Kraft sparen.
Bei 3 losen Rollen ist die Zugkraft nur noch ein sechstel
der Gewichtskraft.
Der Weg beim Flaschenzug:
s1 = 4 ∙ s2
Es muss der vierfache Weg zurückgelegt werden.
C.Rommel
Zusammenfassung
Es konnte Kraft gespart werden. Wie viel Seil wurde dabei benötigt?
Kraft
Feste Rolle
F1 = F 2
Weg
s1 = s2
Anwendung •Umlenkrolle
n
Lose Rolle
F2 = F1
2
s1 = 2 ∙ s 2
Flaschenzug
F 2 = F1
4
s1 = 4 ∙ s2
•Bergrettung
•Astschere
•Kräne
•Segelboote
Goldene Regel der Mechanik
Was man an Kraft spart, muss man an Weg zusetzen.
C.Rommel
C.Rommel
Der Hebel
Was hat Judo mit Physik zu tun? Lies LB. S. 37
C.Rommel
Ein Hebel ist eine einfache Maschine um schwere Gegenstände zu heben.
Man unterscheidet einseitige Hebel und zweiseitige Hebel.
Der Drehpunkt liegt am
Ende des Hebels
Der Drehpunkt liegt
zwischen den Hebelarmen
Beide Hebelarme zeigen in die
gleiche Richtung
Beide Hebelarme zeigen in die
unterschiedliche Richtungen
C.Rommel
Zweiseitiger Hebel
Hebelgesetz
F1 ∙ l 1 = F 2 ∙ l 2
Ein Hebel ist im Gleichgewicht, wenn die Produkte aus
Kraft und zugehörigem Hebelarm gleich groß sind.
Aufgaben
LB.S 39 Nr. 12, 14, 7, 13
C.Rommel
Die geneigte Ebene
C.Rommel
Wie groß ist die Kraft um ein Fass zu heben?
Link
100 kg
1000 N
FZug
FHang
FG
Um das Fass ohne Hilfsmittel zu heben, benötigt
Man die Gewichtskraft.
Um die benötigte Kraft zu verringern, benutzt man eine Rampe. Diese nennt
Man in der Physik „Geneigte Ebene“.
C.Rommel
Die geneigte Ebene
l - Länge der geneigten Ebene
FZug
l
FHang
h
h - Höhe der Ebene
FG - Gewichtskraft
FH - Hangabtriebskraft
Für die geneigte Ebene gilt:
FG
Je steiler die geneigte Ebene um so größer
ist die benötigte Kraft.
Je größer die Gewichtskraft um so größer
ist die benötigte Kraft.
Daraus folgt:
FH
h

FG
l
Es gilt die goldene Regel der Mechanik: steiler kurzer Weg  große Kraft
flacher langer Weg  kleine Kraft
C. Rommel