Arbeitsblatt: Hebelgesetz

Das Hebelgesetz In nächster Zeit wirst du dich mit dem Thema Hebel auseinandersetzen. Du wirst verschiedene Übungen dazu lösen, um das Hebelgesetz zu verstehen. Du wirst einige kleine Experimente durchführen, einen Hampelmann basteln und schlussendlich ein bewegtes Bild erstellen. Viel Spass dabei! Lernziele: Ich kenne das Prinzip vom Hampelmann und ich weiss wie er funktioniert. Ich weiss was eine Hebelbewegung ist. Ich kenne verschiedene Hebelwerkzeuge und finde sie auch im Alltag. Ich verstehe die Hebelbewegung und das Hebelgesetz. Ich kann mit Hilfe eines Schnurzugs Teile in Bewegung setzen. Hampelmann! Das Wort Hampelmann hat im Alltag verschiedene Bedeutungen. Wie du nun gemerkt hast, bewegt sich ein Hampelmann (als Spielzeug, wie du es hergestellt hast) immer gleich. Auf und ab und auf und ab. Deshalb verwendet man das Wort Hampelmann manchmal als ein Schimpfwort für einen zappelnden, unruhigen Menschen. Oder wenn jemand ein bisschen tollpatschig und ungeschickt ist. Das Wort Hampelmann bezeichnet aber auch Menschen, die leicht beeinflussbar sind und sehr willensschwach sind. Natürlich ist die Anwendung dieses Wortes in diesem Sinne überspitzt! Die Bezeichnung Hampelmann wird auch im Sport verwendet, nämlich im Handball. Wenn der Goalie denn Ball versucht abzuwehren und dabei die Arme seitlich nach oben streckt und die Beine abspreizt, sagt man ebenfalls, er mache den Hampelmann. Woher kommt der Hampelmann als Spielzeug? Der Hampelmann ist eine flache Gliederpuppe, deren Arme und Beine mit Hilfe von Fäden bewegt werden können. Er gehört zu den mechanisch bewegten Figuren. Also zu den mechanischen Spielzeugen. Der Ursprung mechanischer Spielzeuge wird in Ägypten vermutet. Dort wurde eine etwa 4000 Jahre alte Holzfigur gefunden, die mit einem Schnurzug bewegt wird. Meist werden bei Hampelobjekten ein oder mehrere Teile mittels eines Schnurzugs bewegt. Darum ist es auch wichtig, dass man das Hebelgesetz versteht. (Dieses wirst du bald kennen lernen.) Hebel als Werkzeuge gehören zu den ältesten Maschinen der Technikgeschichte. Verschiedene Hebel Als nächster Schritt schauen wir das Hebelgesetz genauer an. Aufgabe Lies die Erklärung zum Hebelgesetz am Beispiel der Zange. Beschrifte dann mit Pfeilen die verschiedenen Teile der Zange (die schräg gedruckten Wörter). Die Zange Mit einer Zange verstärkst du die Kraft deiner Hand und überträgst sie über den Zangenkopf auf den Gegenstand, den du bearbeiten willst. Das funktioniert nach dem Hebelgesetz. Eine Zange besteht aus drei Teilen: Griffe, Gelenk und Zangenkopf. Die Griffe sind die längeren Hebelarme, der Zangenkopf besteht aus den kürzeren Hebelarmen. Eine Zange ist also ein sogenannter zweiseitiger Hebel, da sich der Lastarm und der Kraftarm auf der jeweils anderen Seite des Drehpunktes befinden. Auf der nächsten Seite siehst du eine Abbildung, die dir Alltagssituationen zeigt, in denen das Hebelgesetz zum Zug kommt. Studiere die Abbildung genau. Versuche dir die Situationen vorzustellen und zu verstehen. Weitere Werkzeuge, die Hebelgesetz anwenden Aufgabe das Die untenstehenden Abbildungen zeigen dir einige Werkzeuge, die ebenfalls das Hebelgesetz anwenden. Zeichne auf den Abbildungen ein, wo die die längeren (Kraftarm) und wo die kürzeren (Lastarm) Hebelarme sind. Beschrifte auch wo der Drehpunkt ist. Was ist anders als bei der Bisszange? Was fällt dir auf? Suche noch einige Objekte, Werkzeuge, Dinge mehr, die das Hebelgesetz anwenden. Skizziere sie unten auf und beschrifte wieder Drehpunkt, Lastarm und Kraftarm. Vielleicht findest du ein paar im Schulzimmer, vielleicht hast du einige im Alltag schon gesehen und kannst sie aus dem Kopf zeichnen! 3Kleine Experimente 1. Nun untersuchst du, wie die Kraft, die jeweils eingesetzt wird an einem Hebelwerkzeug, verteilt wird. Dazu brauchst du eine Schere und ein Stück Restpapier. Schneide langsam: Einmal schneidest du das Blatt mit der Scherenspitze und einmal ganz Hinten, wo sich die Schere öffnet. Wann geht es einfacher? Wann brauchst du weniger Kraft? 2. Suche dir eine Partnerin/einen Partner, der oder die gleich weit ist wie du. Zusammen führt ihr die nächsten zwei Experimente durch. Jemand streckt die Arme seitwärts waagrecht aus, der/die andere versucht die Arme niederzudrücken: Zuerst möglichst nahe am Körper, dann ganz aussen. Wo geht es leichter? 3. Zu zweit stellt ihr eine kleine Schaukel dar, wie ihr sie abgebildet seht. Nehmt dazu einen Lineal, ein Stück Abfallholz, ein runder Stift und Münzen, die euch die Lehrerin zur Verfügung stellt. Legt auf beide Seiten gleich viele Münzen hin. Was müsst ihr verändern, damit diese Schaukel im Gleichgewicht ist? Tipp: Es gibt drei verschiedene Möglichkeiten. Findet sie zu zweit und schreibt diese auf! Die verschiedenen Hebelbewegungen die du nun mit der Schere, mit deinem Körper und mit der Schaukel untersucht hast, können übertragen werden auf z.B. Karton. Dies würde dann so aussehen wie auf dieser Abbildung rechts. Bewegungen übertragen Sieh dir die neben- und untenstehenden Abbildungen an. Versuche sie zu verstehen und baue sie schliesslich so nach, dass sie so funktionieren wie auf der Abbildung. Die ersten zwei Bewegungen sollten für dich kein Problem sein. Such dir ein Gschpänli für die 3. Bewegung, wenn du Hilfe brauchst. Dazu brauchst du folgendes Material: ein A4 Stück Graukarton, 5 Kartonstreifen mit gelochten Drehpunkten, Schnur, 8 Drehknopfklammern. Kannst du dir überhaupt nicht vorstellen, wo du die Schnur hinsetzen musst, damit sich die Teile bewegen, kannst du bei der Lehrperson eine Abbildung anschauen gehen, die dir ein wenig hilft. Aufwärmaufgabe Damit du dir etwas unter dem Thema Hebelgesetz und Hebelbewegungen vorstellen kannst, bastelst du zuerst einen Hampelmann. Lösungshilfen für Lehrperson (Teile davon können auch kopiert werden für die SuS) Zange Zangenko pf Griff Hebelarm kurz Hebelarm kurz kukzrz Griff Gelen Werkzeuge Kraftar Lastar Kraftar Lastar Kraftar Lastar Hebelarme lang Drehpun kt Kraftar Drehpun kt Hebelarm lang Kraftar Drehpun kt Bei diesen Werkzeugen ist anders als bei der Bisszange: Die Bisszange besteht aus zwei Hebeln, der Drehschlüssel nur aus einem. Die Drehpunkte sind auch unterschiedlich platziert. Werkzeuge/Gegenstände aus dem Alltag Barriere, Klappstuhl, Waage, Bierdeckelflaschenöffner usw. Arme, Beine, Türfalle, Bagger, 3 kleine Experimente Schere: Nahe beim Drehpunkt ist mehr Kraft. Arm drücken: Je weiter weg vom Körper, desto einfacher zum drücken. Wippe: Gewicht auf einer Seite verschieben. Auflagepunkt verschieben. Auf einer Seite mehr Münzen legen.