WH54 20180808 Inventar einseitiger Hebel
Lernwerkstatt
Basiswissen
Mechanik-Versuch für eine umgekehrt proportionale Gleichung: y=10:x - diese Formel passt auf die Kraft y in Newton, die man benötigt, wenn man den Hebel in einer Entfernung von x Zentimetern vom Drehpunkt hält und damit waagrecht halten will. Der Versuch zeigt die Funktionsweise einer Formel.
Aufbau
- Der Hebel steht auf einem 40 cm langen und 20 cm breiten Holzbrett.
- An zwei L-Stücken aus Messing ist ein etwa 40 cm langes Kantholz angebracht.
- Symmetrisch um den Mittelpunkt (der Länge nach) sind 6 Reißzwecken eingesteckt.
- Die Reißzwecken dienen dazu, die Kantholzmasse auf gut 50 Gramm zu erhöhen.
- Der Grund dafür ist, dass man mit 50 Gramm besser rechnen kann als z. B. 47 g.
- Das Kantholz kann frei um einen Nagel (als Welle) drehen.
- Der Nagel verläuft zwischen den zwei L-Stücken aus Messing.
- Der Nagel ist der Drehpunkt des Kantholzes.
- Von oben nach unten sind dünne Löcher in dem Kantholz.
- Der Abstand von Lochmitte zu Lochmitte ist immer 1 cm.
- Das erste Loch ist 1 cm entfernt vom Drehpunkt.
- Das letzte Loch ist 39 cm entfernt vom Drehpunkt.
- Zum Versuch gehört ein gelber Kunsstoff-Faden von mindestens 30 cm Länge.
- Der Faden hat an einem Ende einen dicken Stopperknoten.
- Der Knoten muss viel größer sein als der Durchmesser der Löcher.
- Das andere Ende des Knotens ist spitz, ohne Knoten oder Schlaufe.
- Dieses offene Ende ist mit einer Streichholzflamme verklebt, dass es nicht ausfranst.
Verwendung
- Das spitze Ende (ohne Knoten steckt man von unten durch ein Loch.
- Dann zieht man daran so lange, bis der Knoten am Loch ist.
- Dann Knotet man am oberen Ende eine Schlaufe, z. B. einen Palstek ↗
- Dort kann man einen Kraftmesser einhängen, z. B. einen Federkraftmesser ↗
Zweck
- Mit der Anordnung kann man das Hebelgesetz der Mechanik nachvollziehen.
- Mehr dazu unter einseitiger Hebel ↗
Messbeispiele
- Alles gemessen mit einem Federkraftmesser ↗
- Ohne zusätzliches Gewicht auf dem Balken: Zugkraft am Faden bei 4 cm: 2,5 Newton
- Ohne zusätzliches Gewicht auf dem Balken: Zugkraft am Faden bei 20 cm: 0,5 Newton
- Ohne zusätzliches Gewicht auf dem Balken: Zugkraft am Faden bei 38 cm: 0,26 Newton
Formel
- Die folgende Formel berechnet, mit welcher Kraft y man senkrecht nach oben am Faden ziehen muss,
- sodass a) der Balken kein Gewicht trägt und b) der Balken waagrecht verläuft:
- y = 10:x
- y = 10/x
Legende
- y = Kraft in Newton, mit der man am Faden nach oben ziehen muss, es gilt das Hebelgesetz ↗
- x = Abstand des Fadens vom Drehpunkt in cm (ist auf Balken markiert) Hebelarm ↗
