Arbeitsblatt: Hebel und Rollen

NMM 7: Physik Name: Hebel und Rollen Bemerkungen: Lernzielkontrolle Die zu erreichende Punktzahl ist hinter jeder Aufgabe vermerkt. Es sind grundsätzlich alle Aufgaben zu lösen. Rechnerische Lösungen sind nur mit einem vernünftigen Lösungsweg gültig. Antworten sind grundsätzlich zu begründen. Alle Aufgaben sind auf das Beiblatt zu lösen. Es ist mit Tinte oder Kugelschreiber zu schreiben. Beurteilung: Max. Punkte: 33 Punkte Erreichte Punkte: Note: 0 – 8.5 9 – 14 14.5 – 18.5 19 – 22.5 24 – 27.5 28 – 31.5 32 – 35 35.5 – 38 38.5 – 41.5 42 – 44.5 45 – 48 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 Pkt Nr. Aufgabe 1P 1. Wie lautet das Hebelgesetz? 2. 5P a.) Kennzeichne direkt in der Zeichnung die feste und die lose Rolle? Welche Seile sind tragend? b.) Was bringen in diesem Versuch die lose, bzw die feste Rolle? c.) Wie viel Kraft muss aufgewendet werden, damit die Masse von 8 kg gehalten werden kann? d.) Wie weit musst du ziehen, damit das Massenstück um 75cm nach oben geht? e.) Welche Arbeit leistest du dabei? 3P 3. Zum Anwärmen: Fülle die Lücken der Tabelle: Kraft Kraftarm Last 2N 25 cm 1N 20 30 cm Lastarm 10 cm 4. Einen neuen Bleistift kannst du relativ einfach in zwei Teile brechen. Warum gelingt dir das bei einem oft gebrauchten und häufig gespitzten Bleistift nicht so gut? Begründe deine Antwort. 20080318-084019LK_3_Hebel_und_Rollen[1].doc; 18.03.2008 2P Schulzentrum Längenstein, ste NMM 7: Physik Lernzielkontrolle 5. Zeichne bei den beiden unteren Werkzeugen jeweils Lastarm, Kraftarm und Drehpunkt ein. Beschrifte sie korrekt. 4P 6. Was ist der Unterschied zwischen einem einseitigen und zweiseitigen Hebel? 3P Erkläre und zeichne je ein Beispiel. 3P 7. Ein Wasserspringer mit der Gewichtskraft 700 steht ganz am Ende des Sprungbrettes (Länge 2.00 m), das zwischen die Lager und eingespannt ist. a) Welches ist der Drehpunkt dieses Hebels? b) Welche Kraft wirkt auf das Lager A? 20080318-084019LK_3_Hebel_und_Rollen[1].doc; 18.03.2008 Schulzentrum Längenstein, ste NMM 7: Physik Lernzielkontrolle 8. Berechne jeweils die Zugkraft für die folgenden Flaschenzüge. 6P 100 FZ ? FL 30 kg ?N FZ ? FZ 30 kg 120 kg FZ ? 20080318-084019LK_3_Hebel_und_Rollen[1].doc; 18.03.2008 Schulzentrum Längenstein, ste NMM 7: Physik 9. Lernzielkontrolle 3P Berechne die Kraft am Zugseil, wenn die Last 2400 beträgt. 10. Fredl, der Senner, muss zwei Käsekessi vom Spycher zum Bauernhof tragen. Das erste hat die Masse m1 36 kg, das zweite eine Masse von m2 24 kg. Er hängt sie an einen Balken, der eine Länge von 1.5 hat, über die Schulter, so dass er beide Kessi auf einmal tragen kann. 6P a) Welche Gewichtskraft muss Fredl selber aufwenden, um die ganze Masse zu tragen, wenn wir davon ausgehen, dass der Balken selber auch eine Masse von 1 kg aufweist? b) Fredl hängt den leichteren Kübel (m2) ganz aussen an den Balken. Wo muss Fredl das schwerere Kessi (m1) anhängen, wenn er den Balken genau in der Mitte auf seine Schulter legen möchte? c) Jetzt hängt er beide Kessi ganz aussen an die Enden des Balkens. Wo muss Fredl jetzt den Balken auf die Schulter legen, um die Kessi im Gleichgewicht zu halten? (Hier wird das Gewicht des Balkens ausser Acht gelassen) d) Welche der beiden Varianten bringt Fredl Erleichterung? 20080318-084019LK_3_Hebel_und_Rollen[1].doc; 18.03.2008 Schulzentrum Längenstein, ste NMM 7: Physik Lernzielkontrolle 11. Karin baut sich ein Mobile, bei dem die Stangen gewichtslos und jeweils 30 cm lang sind. 4P a. Berechne die Länge der Strecke [AB]. b. Wie groß muss die Gewichtskraft gewählt werden, damit Gleichgewicht herrscht? 12. Herr Listig (FL 1000 N) fordert Opa Schlaumeier (FS 600 N) zu einem Flaschenzugduell heraus. Wer gewinnt das Duell, wenn jeder seine Gewichtskraft als Zugkraft einsetzt? Begründe deine Antwort. 2P Reibung und Rollengewicht sind zu vernachlässigen. 20080318-084019LK_3_Hebel_und_Rollen[1].doc; 18.03.2008 Schulzentrum Längenstein, ste NMM 7: Physik Lernzielkontrolle 4P 13. Untenstehendes Prinzipbild zeigt den menschlichen Unterarm. a. Entscheide, ob es sich bei dem skizzierten Problem um einen ein- oder zweiseitigen Hebel handelt. b. Stelle mit den in der Skizze angegebenen Größen eine allgemeine Beziehung zwischen der Gewichtskraft (Fg) und der Kraft, die der Beugemuskel aufbringen muss (F1) her. c. Berechne F1 für Fg 5,0 N; l2 40 cm und l1 5,0 cm 2P 14. Gedankenexperiment: Theoretisch könnte man einen Flaschenzug so konstruieren, dass er den Kraftaufwand soweit reduziert, dass eine Ameise einen Elefanten könnte. Dem stehen aber in der physikalischen Praxis viele Hindernisse im Wege. Welche? 20080318-084019LK_3_Hebel_und_Rollen[1].doc; 18.03.2008 Schulzentrum Längenstein, ste