Arbeitsblatt: Mechanik

Mechanik Lernziele Ich kenne die Eigenschaften der Masse, der Gewichtskraft und Kräften allgemein. das Hebelgesetz und kann dieses an Beispielen anwenden. den Vorteil von Rollen und kann Berechnungen an Beispielen durchführen. den Begriff Arbeit im physikalischen Sinne und kann Berechnungen anstellen. den Begriff Leistung und kann Berechnungen durchführen. Kräftearten NT Mechanik 1 Muskelkraft Magnetische Kraft Führe mit deinem Banknachbarn ein Duell im Armdrücken durch. Führe einen Magneten in die Nähe von Eisennägeln. Zeichnung Zeichnung Beobachtung Beobachtung Erdanziehungskraft Windkraft Stehe auf einen Stuhl und mache einen Schritt vorwärts. Was stellst du fest? Halte einen leichten Ball mit dem Föhn in der Schwebe. Was geschieht, wenn du abstellst? Zeichnung Zeichnung Beobachtung Beobachtung Zentrifugalkraft Zusammenfassung Schwinge einen Ping-Pong Ball in einem umgedrehten Glas in der Luft. Was geschieht? Zeichnung Beobachtung Kräfte und ihre Wirkungen Versuch: NT Mechanik 2 Wir lassen eine Kraft (Windkraft von Föhn) auf einen stehenden Ball ein. Beobachtung: URSACHE Der Ball wird WIRKUNG F Immer wenn eine Änderung des Bewegungszustandes oder eine Verformung auftritt, müssen wir annehmen, dass Jeder physikalische Vorgang ( Aufgabe: ) hat eine Es gibt Kräfte im physikalischen und im umgangssprachlichen Sinn. Gib bei den folgenden Beispielen an, um welche Art es sich handelt. physikalisch a) Eine Lehrkraft schlägt wütend einen Zeigestock auf den Tisch, so dass der Stock zerbricht. b) Das neue Waschmittel hat eine besondere Waschkraft. c) Ein Autofahrer gibt Gas und überholt einen Lastwagen. d) Der Grossvater hat nur noch eine geringe Sehkraft. e) Ein Apfel fällt vom Baum. f) Sie kann sich sprachlich gut äussern, sie verfügt über eine gute Ausdruckskraft. g) Ein Schlitten fährt einen Hang hinunter und kommt auf einen Sand bestreuten Weg. h) Die Kraft der Sonne nimmt langsam zu. i) Das Auto erlitt beim Unfall einen Totalschaden. umgangssprachlich Kräfte kann man messen NT Mechanik 3 Da die physikalische Grösse „Kraft in der Physik eine grosse Bedeutung hat, gibt es wie bei der Masse auch, eine eigene Abkürzung. Formelbuchstabe für die Kraft Um Kräfte messen zu können, brauchen wir ein Messgerät. Dieses Gerät heisst Federwaage oder Newtonmeter, deren Aufbau rechts ersichtlich ist. In seinem Gehäuse enthält die Federwaage eine Feder, die durch die wirkende Kraft verformt wird. Die Kraftmesser haben alle eine Feder, die je nach Messbereich weicher oder härter ist. Für die Kraft gibt es eine eigene Masseinheit, die nach dem englischen Physiker Isaac Newton (1643 – 1727) benannt wurde. Ihm verdanken wir unter anderem die Entdeckung der Gravitationskraft (Erdanziehungskraft), wichtige Erkenntnisse auf dem Gebiet der Optik und grundlegende mathematische Kenntnisse. Masseinheit der Kraft Um uns etwas unter 1 vorstellen zu können, merken wir uns folgende Faustregel: Bei einer 100 Tafel Schokolade messen wir eine Gewichtskraft von ca. 1 N. Aufgabe 1: B Lies die Federwaagen möglichst genau ab. D Federwaage Federwaage Federwaage Federwaage Aufgabe 2: Gegenstand Miss mit einer Federwaage die Gewichtskräfte einiger Gegenstände deines Arbeitsplatzes und trage die Ergebnisse in der Tabelle ein. Gewichtskraft Gegenstand Gewichtskraft Kräfte kann man messen NT Mechanik 4 Denk daran, vor jedem Versuch die Kraftmesser auf null einzustellen. V1 Material: Stativ Kraftmesser mit verschiedenen Messbereichen Mit welcher Kraft musst du hier jeweils ziehen, um das Stativ zu kippen? V2 Material: Stativ Kraftmesser Gewichte Hänge zuerst 50g, dann 100g an die Federwaage. Welche Beziehung besteht zwischen der wirkenden Kraft und der Auslenkung der Feder? V3 Material: Bleistift Ball Spielt mit einer kleinen Kugel „Billard. Versucht abwechslungsweise mit einem Bleistift die Kugel in eine Öffnung zu stossen. Worauf ist dabei unter anderem zu achten? Ergebnis: Zur genauen Beschreibung einer Kraft benötigen wir 3 Angaben: 1. 2. 3. Zusammenwirken von Kräften NT Mechanik 4b Wirken zwei oder mehrere Kräfte zusammen, so können diese durch eine sogenannte Ersatzkraft oder resultierende Kraft ersetzt werden. Dabei gelten folgende Gesetzmässigkeiten: 1. Für zwei Kräfte mit gleichem Angriffspunkt und gleicher Richtung ist der Betrag der resultierenden Kraft FE gleich der Summe der Einzelbeträge. 2. Für zwei Kräfte mit gleichem Angriffspunkt, aber entgegengesetzter Richtung ist der Betrag der Ersatzkraft gleich der Differenz der Einzelbeträge. 3. Zwei Kräfte mit gleichem Angriffspunkt, deren Richtung einen Winkel bilden, können durch eine Ersatzkraft ersetzt werden. Ihr Betrag ist kleiner als die Summe der Einzelbeträge beider Kräfte. Richtung und Betrag der Ersatzkraft ergeben sich demnach, wenn man die Pfeile der Teilkräfte vom Angriffspunkt abträgt und diese dann zu einem Parallelogramm ergänzt. Der Pfeil der Ersatzkraft ist die Diagonale vom Angriffspunkt aus. Kräftegleichgewicht: Wir sprechen von einem Kräftegleichgewicht, wenn die Ersatzkraft aller Teilkräfte den Betrag 0 hat. Weil zwei oder mehr Kräfte zu einer resultierenden Kraft zusammengefasst werden können, kann man auch umgekehrt eine Kraft in mehrere Teilkräfte zerlegen. Zusammenwirken von Kräften NT Mechanik 4c Addiere folgende Kraftpfeile zeichnerisch unter Verwendung des Kräfteparallelogramms und gib den Betrag der resultierenden Kraft FR an. Kräftemassstab: 1 cm entspricht 1 N. Massenanziehung Gravitation NT Mechanik 5 Mit der Frage, wodurch es überhaupt zu Gewichtskräften kommt, beschäftigte sich bereits vor ca. 300 Jahren Isaac Newton. Er fand heraus, dass alle Körper einander anziehen. Er befestigte zwei kleine Bleikugeln an einer Stange und hängte diese an einem Draht auf. Dann näherte er diesen beiden Kugeln zwei grosse Bleikugeln. Und tatsächlich: Die Stange mit den kleinen Bleikugeln drehte sich jetzt geringfügig in Richtung der grossen Kugeln. Diese Erscheinung nennt man Massenanziehung oder Gravitation. Je grösser die Massen der beteiligten Körper sind, desto grösser sind auch die Anziehungskräfte, die sie aufeinander ausüben. Da z.B. die Massen der Erde und des Mondes unterschiedlich gross sind, wird die gleiche Person von den Planeten mit unterschiedlich grossen Gewichtskräften angezogen. Wie gross die Anziehungskräfte zwischen zwei Körper sind, hängt aber nicht nur von ihren Massen, sondern auch von ihrem Abstand ab. Je weiter die Körper voneinander entfernt sind, desto geringer sind die Massenanziehungskräfte. Welche Folge hat diese Tatsache für deine Gewichtskraft, wenn du auf Meereshöhe oder auf dem Säntis misst? Die Masse Oft sagt man: „Ein Körper wiegt 2 kg oder auch „sein Gewicht beträgt 2 kg. In der Physik formuliert man aber so: „ Seine Masse beträgt 2 kg. Diese Grösse ist eine Eigenschaft eines jeden Körpers. Die Masse ist unabhängig vom Ort. Zwischen verschiedenen Massen wirken dann die nun bekannten Massenanziehungskräfte. Deshalb gilt: Formelbuchstabe für das Gewicht ( Gewichtskraft) Masseinheit des Gewichts ( Gewichtskraft) Formelbuchstabe für die Masse Masseinheit der Masse Eigenschaften der Masse Massen sind träge. Ruhende Massen lassen sich nur mit Kraftanstrengung in Bewegung versetzen, bewegte Massen nur mit Kraft bremsen oder aus der Bewegungsrichtung ablenken. Massen werden in Kilogramm (kg) gewogen. Die Masse eines Körpers ist überall gleich gross. (Auf dem Mars gleich gross wie auf der Erde). Gravitation in unserem Sonnensystem NT Mechanik 6 Da die Masse eines Körpers ortsunabhängig ist, hat sie auch auf allen Planeten den gleichen Wert. Dagegen ändert sich das Gewicht, je nach dem auf welchem Planeten sich der Köper befindet. Dafür verantwortlich sind die verschiedenen Massen der Planeten. Betrachten wir einige Planeten unseres Sonnensystems und unserem Mond: Gewichtskraft 1 kg Masse wiegt Masse im Vergleich Radius in km auf der Erde 10 1 6378 auf dem Merkur 3.6 0.055 2425 auf der Venus 8.6 0.815 6070 auf dem Mars 3.7 0.108 3397 auf dem Jupiter 25.9 318 71‘600 auf dem Saturn 11 95 60‘100 auf dem Uranus 10.4 14 24‘500 auf dem Neptun 14 17 25‘100 auf dem Pluto 5.1 0.11 2900 auf dem Mond 1.6 0.012 1738 Je grösser die Masse, desto die Gewichtskraft. Mein Gewicht beträgt Meine Masse beträgt Erde Merkur Jupiter Pluto Mond Gravitation in unserem Sonnensystem NT Mechanik 7 Aufgabe 1: Herbstdiät Herr und Frau Kraft stellen nach den Herbstferien fest, dass die Waage einige Kilogramm mehr anzeigt, als noch vor den Ferien. Sie entschliessen sich, gemeinsam eine Diät durchzuführen. Dabei erinnern sie sich an frühere Physikkenntnisse aus der Schulzeit und stellen verschiedene Vorschläge zusammen: a) Höhendiät Sie entschliessen sich, den Wohnort zu wechseln. Denn je weiter sie vom Erdmittelpunkt weg sind, desto geringer ist die Anziehungskraft. So wird auch die Waage weniger anzeigen, womit ihr Problem gelöst ist. b) Monddiät Die Anziehungskraft auf dem Mond ist geringer. Weil eine Reise auf den Mond im Moment nicht möglich ist, fällt diese Möglichkeit leider weg. So messen sie ihr Gewicht wenigstens nur noch bei Vollmond, weil dann die Anziehungskraft des Mondes am Stärksten ist. Diese Kraft entlastet die Waage ein bisschen, womit ihr Gewicht abnimmt. 1. Wie gross sind die Erfolgschancen der Vorschläge? 2. Sind die Behauptungen überhaupt richtig? Aufgabe 2: Urlaub auf dem Mars Wir befinden uns im Jahre 2165. Es ist inzwischen schick, Urlaub auf dem Mars zu machen. Natürlich möchte auch im Jahre 2165 niemand im Urlaub an Gewicht zunehmen. Jana nimmt deshalb eine alte Personenwaage auf die Reise zum Mars mit. Sie funktioniert noch ohne Batterien nur mit einer Feder. Auf der Erde wiegt Jana mit dem Marsanzug zusammen 75 kg. Während der Reise hat sie einige der leckeren Speisen im Raumschiff-Restaurant probiert. Auf dem Mars angekommen, zeigt die Waage nur noch 30 kg an. Hat Jana etwa abgenommen? Oder funktioniert die Waage auf dem Mars nicht richtig und sie hat sogar zugenommen? Bestimme Janas Gewicht und klärt auf diese Weise, ob sie auf der Reise zum Mars zu- oder abgenommen hat. Für deine Überlegungen können euch die Informationen in der Tabelle helfen. Trägheit NT Mechanik 8a Versucht man, den Bewegungszustand eines Körpers zu verändern, so ist ein Beharren im jeweiligen Zustand zu beobachten. Diese Eigenschaft des Körpers nennt man Trägheit. Das heisst, ein Körper behält seinen Bewegungszustand bei, solange keine Kraft auf ihn einwirkt oder ein Kräftegleichgewicht entsteht. Ein Körper, der in Ruhe ist, bleibt in Ruhe. Ein Körper, der sich gleichförmig bewegt, bleibt in gleichförmiger Bewegung: Ein Körper, der sich geradeaus bewegt, bewegt sich weiter geradeaus: Merke: Körper werden von allein nicht langsamer, aber auch nicht schneller. Ruhende Körper setzen sich auch nie von allein in Bewegung. Auch die Bewegungsrichtung ändern die Körper nicht ohne äussere Einwirkung. Je Aufgabe 1: die Masse eines Körpers ist, desto ist seine Trägheit. Nenne mindestens 3 Beispiele, wo Trägheit im Alltag eine grosse Rolle spielt: Bsp: Sicherheitsgurten: Bei einem Verkehrsunfall kommt das Fahrzeug oft ruckartig zum Stehen. Dabei sind die Insassen besonders gefährdet. Sind sie nicht angeschnallt, dann bewegen sie sich im plötzlich stehenden Fahrzeug weiter, bis sie an die Windschutzscheibe prallen. Dies führt meist zu sehr schweren Verletzungen. Der angelegte Sicherheitsgurt ist das einzige Mittel, die Insassen schonend abzubremsen. Trägheit V1 Material: NT Mechanik 8b Blatt Becher Ein Blatt wird unter einen Becher gelegt, der möglichst nahe am Tischrand steht. Gelingt es dir, das Papier wegzuziehen, ohne dass der Becher umkippt oder vom Tisch fällt? Versuche es sowohl mit einem gefüllten Becher als auch mit einem leeren. Erkläre deine Beobachtungen. V2 Material: Becher Spielkarte Münze Lege die Spielkarte auf die Glasöffnung und die Münze in die Kartenmitte. Zieh die Karte nun ohne anzuheben vom Glas weg. Was geschieht mit der Münze? V3 Material: Wagen Gewicht Hindernis Leg das Gewicht auf den Wagen. Beschreibe jeweils die Bewegung des Wagens und des Gewichts. a) Gib dem Wagen einen Stoss, sodass er rasch anfährt. b) Lass den Wagen gegen ein Hindernis prallen. Führe den Versuch einmal ohne und einmal mit Sicherheitsgurt durch. c) Ziehe den Wagen mit Gewicht an einem Faden zuerst möglichst gleichförmig geradeaus – und lasse ihn dann um eine enge Kurve fahren. V4 Material: Teller Wasser Wichtig: Im Abwaschbecken Ein mit Wasser gefüllter Teller wird ruckartig angeschoben bzw. gleichförmig bewegt und dann abrupt gestoppt. Auf welcher Seite schwappt das Wasser über? Hebel NT Mechanik 9 Manchmal sind Massen so gross, dass man sie kaum mit normalen Mitteln anheben oder bewegen kann. Wir behelfen uns dann mit Hebeln oder Rollen. V1: An einem Stativ sind ein Drehpunkt und ein frei beweglicher Hebel angebracht. Suche verschiedene Gleichgewichtslagen mit Gewichtssteinen links und rechts des Drehpunktes und notiere die Resultate in der Tabelle: links rechts links rechts Anzahl Gewichte Anzahl Gewichte Wir merken uns folgenden Satz: Je der Kraftarm, desto Kraft braucht man. Hebelgesetz Last Lastarm Kraft Kraftarm F1 a1 F2 a2 Aufgabe Messergebnisse fürs Gleichgewicht mit je einer Last. Kraft der Last links 500 360 48 Lastarm links 2m 5 cm Kraft der Last rechts 2500 30 Lastarm rechts 24 Aufgaben zum Hebel NT Beisszange Nussknacker Schubkarren Waage Eine 5 lange Leiter ist horizontal am einen Ende aufgelegt, am anderen Ende trägt sie Eugen. 2 von Eugen entfernt setzt sich nun Martin auf die Leiter. Wie viel muss Eugen mehr tragen, wenn Martin 320 wiegt? Ein Bauer zog mit seinem Traktor mit 5000 an einem Baum, um ihn zu fällen. Das Seil war auf 4 Höhe befestigt. Mit welcher Kraft hätte er auf 2,5 Höhe ziehen müssen? Mechanik 10 Feste und lose Rollen NT Mechanik 11 Um schwere Lasten zu heben behändigt man sich mit Rollen und Flaschenzügen. Dabei gilt eine goldene Regel: Feste Rolle Bei der festen Rolle ist die Rolle fest mit der Wand, der Decke oder sonst einem festen Gegenstand fixiert. Die Rolle kann sich also nicht bewegen. Dies ist die einfachste Art, eine Rolle einzusetzen. Eigenschaften der festen Rolle: Lose Rolle Bei der losen Rolle ist die Rolle nur mit der Last fixiert. Die Rolle bewegt sich zusammen mit der Last. Eigenschaften der losen Rolle: Flaschenzug Der Flaschenzug ist eine Kombination von festen und losen Rollen. Dies ist zwar eine kompliziertere Art eine Last zu heben, aber du kannst damit Kräfte sparen. Beim Berechnen der Kraftersparnis kommt es auf die Anzahl Tragseile an, an der die Last hängt. Du kannst dann die Zugkraft folgendermassen berechnen: Im Beispiel hängt die Last an 2 Tragseilen. Also ist die Kraft, mit welcher du am Seil ziehen musst, nur halb so gross wie die Gravitationskraft der Last. Du benötigst aber ein doppelt so langes Seil, um die Last heben zu können. Rollen NT Mechanik 12 Rollen sind verschieden angeordnet. Die Gewichtskraft des angehängten Körpers beträgt jeweils 100 N. Welche Zugkraft Fz ist mindestens erforderlich, um die Last zu halten? Eine Betonplatte wird mit Hilfe einer losen Rolle in 3.5 Höhe gehoben. a) Mit welcher Kraft muss am Seil gezogen werden? b) Wie gross ist die verrichtete mechanische Arbeit? Berechne die Zugkraft die erforderlich ist um die Last zu halten. F F F F F F Arbeit NT Mechanik 13 Wenn du einen Gegenstand vom Boden aufhebst, so kommt es vor allem auf seine Masse an, ob du ins Schwitzen gerätst oder nicht. Wenn du einen schweren Gegenstand über eine grössere Distanz tragen oder sogar über eine Treppe hinauftragen musst, so kommst du sehr bald ins Schwitzen. Die Physik hat für diese Tätigkeit einen eigenen Begriff definiert: Arbeit. Formelbuchstabe für die Arbeit Arbeit im physikalischen Sinne wird nur dann verrichtet, wenn ein Körper mit Kraftaufwand längs eines Weges bewegt oder verformt wird. Aufgabe 1 Bei welchen Bildern wird physikalische Arbeit geleistet? Wie die Masse und die Kraft hat die Arbeit auch eine Masseinheit. Masseinheit der Arbeit Die Kraft wird folgendermassen berechnet: Berechnen der Arbeit Eine Arbeit von 1 Joule wird verrichtet, wenn ein Gegenstand 1m angehoben wird und dabei ständig eine Kraft von 1N ausgeübt wird. Du verrichtest genau dann 1 Joule Arbeit, wenn du eine Tafel Schokolade ( 1N Gewichtskraft) 1m anhebst. Arbeit – ein arbeitsreicher Wandertag NT Mechanik 14 In der folgenden Geschichte ist von Arbeit die Rede. Lies sie aufmerksam durch und beantworte die jeweiligen Fragen. Unser Klassenlehrer hat mit den Klassensprechern zusammen einen ganz besonderen Wandertag vorbereitet. In die Landkarte der näheren Umgebung wurde ein Rundwanderweg festgelegt. An Stationen stehen Fachlehrer und Eltern. Dort sind besondere Aufgaben zu lösen und Punkte zu gewinnen. Station 1: Sportlehrerin Suter hat Sandsäcke vorbereitet. Sie sollen möglichst oft hochgestemmt werden. Stefan schafft es, den 10-kg-Sack einarmig achtmal einen halben Meter zu stemmen, während Beni den 4kg-Sack immerhin zwanzigmal 50 cm hoch hebt. Wie viel arbeiten beide? Station 2: Werklehrer Aepli hat sich etwas für Trittsichere ausgedacht. Über eine kleine Strickleiter mit acht Sprossen, die jeweils 30 cm voneinander entfernt sind, erreicht man einen schmalen Balken, der über einen kleinen Bach führt. Rebecca findet das zum Lachen. Sie wiegt aber auch nur 40 kg. Welche Arbeit verrichtet sie beim Überqueren des Baches? Station 3: Herr Zehnder verlangt doch tatsächlich Klimmzüge! Schwergewicht Ronny quält seine 75 kg immerhin zweimal 64 cm hoch. Welche Arbeit steckt in dieser Höchstleistung? Station 4: Frau Hipp hat eine Holzlatte 1,3m über dem Boden aufgehängt. Isi, mit 38 kg das Leichtgewicht der Klasse, überspringt die Latte sogar um 20 cm. Wie viel hat sie gearbeitet? Station 5: Herr Surber hat Kopfrechenübungen vorbereitet. Alle geraten ins Schwitzen bei so viel Arbeit, aber die zwei 50 kg schweren Schülerinnen schaffen sogar die 0.8m lange Kettenaufgabe. Wie viel arbeiten die beiden Schülerinnen? Die goldene Regel der Mechanik NT Mechanik 15 Das Heben des Fasses braucht eine Kraft von 900 N. Diese Kraft kann eingespart werden, wenn dafür ein längerer Weg in Kauf genommen wird. Dann gilt z.B.: Halbe Kraft – Doppelter Weg. Diesen Zusammenhang bezeichnet man als Goldene Regel der Mechanik: Je der Weg ist, desto ist die Kraft, die man aufwenden muss. Je der Weg ist, desto ist die Kraft, die man aufwenden muss. Was man an Kraft spart, muss man an Weg zusetzen. Die physikalische Arbeit (Kraft mal Weg) bleibt dabei gleich. Es gilt: Wgesamt F1 s1 F2 s2 Bringe diese Regel in Zusammenhang mit dem folgenden Bild. Leistung NT Mechanik 16 Für die Leistung ist entscheidend, in welcher Zeit eine Arbeit verrichtet wird: Je kürzer die benötigte Zeit, desto höher ist die Leistung. Zur Berechnung der Leistung wird daher die Arbeit durch die Zeit geteilt. Haben wir genaue Angaben über die verrichtete Arbeit und die dafür benötigte Zeit, können wir die Leistung berechnen, indem wir die Arbeit durch die Zeit dividieren. Beispiele: Dauerleistung eines Menschen Höchstleistung eines Menschen Pferd Mofa Auto (Mittelklasse) Lastwagen ICE Düsenflugzeug 75 – 100 2 500 1 66 300 9600 3400 kW kW kW kW kW kW Umrechnung: Leistung NT Mechanik 17 Drei Knaben klettern an den 5m-Stange um die Wette. Die Stoppuhr zeigt selbstverständlich sofort, welcher der drei Knaben der Schnellste war. Wer ist aber der Fleissigste und hat somit am meisten gearbeitet? Wer hat die beste Leistung erbracht? Beim Klettern spielt das Körpergewicht sicher eine wesentliche Rolle. 1. Zwei Arbeiter leisten gleich viel. hebt 24 Bauteile mit einer Masse von je 15 kg in 2 Minuten 1,5m hoch. Wie hoch hebt 18 Bauteile zu je 15 kg in 90 Sekunden, wenn er die gleiche Leistung vollbringt? 2. Eine Last von 140 wird über eine Höhendifferenz von 1235 gehoben. Berechne die Arbeit und die Leistung, wenn dafür 5 min gebraucht werden. 3. Die Druckleitung des Grande-Dixance-Hochdruck-Speicherkraftwerks im Wallis hat ein Gefälle von 1892 m. Der Nutzinhalt des Staubeckens beträgt 400 Mio m3. Wie gross ist die Arbeit, welche die Wasserkraft verrichten kann? 4. In welcher Zeit bewältigt ein Velofahrer von 800 Gewicht eine Bergstrecke von 120 Höhendifferenz, wenn seine Leistung 0.2 PS beträgt? 5. Ein Bauarbeiter zieht einen Eimer (m 8 kg) an einem Seil 5 hoch. Dazu benötigt er 30 s. Wie gross sind die verrichtete Arbeit und die Leistung des Arbeiters? 6. Welche Arbeit verrichtet ein Gewichtheber, der eine Masse von 100 kg 25 mal je 50 cm hoch stemmt? (Dass er beim Absenken der Masse auch Arbeit verrichtet, wollen wir hier nicht berücksichtigen.) 7. Die Säntisschwebebahn transportiert 50 Personen (Gesamtgewicht: 36 kN) von der Schwägalp (1352 ü. M.) auf den Säntis (2501 ü. M.). Welche Arbeit verrichten die Motoren im Betriebsgebäude, wenn wir annehmen, die Kabine selbst habe eine Gewichtskraft von 10 kN? Arbeit und Leistung NT Mechanik 18 Aufgabe 1: Einige Schüler haben ihre Leistung beim Treppensteigen ermittelt. Ergänze die fehlenden Werte! Trage in die letzte Zeile deine Werte ein! Bestimme daraus deine Leistung! Name Höhe in Gewichtskraft in Arbeit in Nm Zeit in Lisa 3,0 600 1800 4 Florian 2,7 460 2,5 Julia 4,1 550 4,5 Leistung in Aufgabe 2: Vergleiche die mechanische Arbeiten und Leistungen in den dargestellten Vorgängen! W W W P P P Vergleich: Aufgabe 3: Vergleiche die mechanischen Arbeiten und Leistungen in den dargestellten Vorgängen! W W W P P P Vergleich: Aufgabe 4: Formuliere in Worten einen Zusammenhang zwischen Arbeit, Leistung und Zeit! Energie NT Mechanik 19 Hebel NT Mechanik 19 Manchmal sind Massen so gross, dass man sie kaum mit normalen Mitteln anheben oder bewegen kann. Wir behelfen uns dann mit Hebeln oder Rollen. Wir unterscheiden an einem Hebel den Lastarm, den Kraftarm und den Drehpunkt. V1: An einem Stativ ist ein Drehpunkt und ein frei beweglicher Hebel angebracht. Suche verschiedene Gleichgewichtslagen mit je einem Gewichtsstein links und rechts des Drehpunktes und notiere die Resultate in der Tabelle Wir merken uns folgenden Satz: Je der Kraftarm, desto Kraft braucht man.