Stark und Schwach

Messen Sie Ihre Kräfte im Themenbereich "Stark und Schwach". Heben Sie sich selbst mit Hilfe unserer Flaschenzugsitze in die Höhe oder wippen mit Ihrer ganzen Familie. Bestaunen Sie unsere Riesenbeißzange. Wie viele Personen brauchen Sie, um sie zusammenzudrücken? Zum Abschluss können Sie es sich dann noch auf unserem Fakirbett auf hunderten Nägeln so richtig gemütlich machen.

Einige ausgewählte Experimentierstationen aus diesem Bereich:

Fakirbett

Was kann man tun?
Was sollte geschehen? Warum ist das so?
Lege dich auf das Bett. Wenn du den rechten und linken Knopf gleichzeitig drückst, werden die Nägel des Fakirbettes ausgefahren. Du kannst auf den Nägeln des Fakirbettes liegen, ohne dir wehzutun.

Würdest du nur auf einem einzelnen Nagel liegen, würdest du dich verletzen.
Dein Gewicht verteilt sich gleichmäßig auf die große Anzahl der Nägel. Auf jeden einzelnen Nagel kommt also nur ein kleiner Teil deines Gewichtes.
Nehmen wir an, dass die Person auf dem Fakirbett 60 kg wiegt. Bei gleichmäßiger Verteilung auf alle Nägel kommt dann auf jeden Nagel nur noch 100g.
In diesem Fall drückt jeder Nagel nur mit dem Gewicht einer Tafel Schokolade auf den Körper.

Fakirbett Fakirbett Fakirbett

Flaschenzugsitze

Was kann man tun?
Was sollte geschehen? Warum ist das so?

Setze dich auf einen Sitz.
Ziehe dich selbst nach oben oder lasse dich von einer anderen Person hochziehen.
Vergleiche die Zugkräfte, die man an den verschiedenen Sitzen aufbringen muss.

Auf dem grünen Sitz kannst du dich am leichtesten hochziehen, bei dem roten geht es schwerer.
Beim grauen Sitz musst du die größte Kraft aufwenden, um dich hochzuziehen.

Je mehr lose Rollen ein Flaschenzug hat, desto weniger Kraft ist nötig, um ein Gewicht zu heben.
Spart man Kraft, muss man viel mehr Seil ziehen.
Man sagt auch: Man spart Kraft auf Kosten des Weges.
Die physikalische Arbeit ist bei allen Flaschenzügen theoretisch gleich groß. Denn die physikalische Arbeit ist das Produkt: Kraft * Weg.

Dieses Prinzip findet man auch beim Hebel und beim Bergsteigen. Man kann mit viel Kraft den kurzen (senkrechten) Weg nach oben gehen oder mit wenig Kraft den langen Weg mit weniger Steigung.

Flaschenzugsitze Flaschenzugsitze Flaschenzugsitze

Laufwippe

Was kann man tun?
Was sollte geschehen? Warum ist das so?

(1) Stellt euch zu zweit auf das Wippenbrett und versucht die Wippe in die "Schwebestellung" zu bringen, bei der sie nicht mehr den Boden berührt. Dazu müsst ihr euch rechts und links vom Mittelpunkt der Wippe auf das Brett stellen. Ändert euren Abstand vom Mittelpunkt und beobachtet, was geschieht.

Alternative:

(2) Ihr könnt euch auch zu dritt oder viert auf die Wippe stellen.

Wenn die Wippe den Boden nicht mehr berührt, steht sie waagrecht (wie eine Waage) und ist im so genannten Gleichgewicht. Das geht aber auch, wenn die beiden Personen (1) nicht gleich schwer sind. Die schwerere Person muss näher am Mittelpunkt stehen als die leichtere.
Im Versuch (2) kann zum Beispiel eine Person auf der rechten Seite die Wippe ins Gleichgewicht bringen, auch wenn auf der linken Seite 2 Personen stehen. Die Einzelperson muss nur viel weiter vom Drehpunkt der Wippe entfernt sein, als die beiden anderen.

Die Wippe ist ein Hebel, an dem die Hebelgesetze gelten.
Für den abgebildeten Fall heißt das vereinfacht:
Ist der Mann viermal so schwer wie das Kind, dann muss das Kind viermal so weit von der Wippenmitte entfernt sein, um den Hebel ins Gleichgewicht zu bringen.
Oder anders ausgedrückt:
Multipliziert man das Gewicht der Person mit dem Abstand vom Mittelpunkt der Wippe, so muss das Ergebnis auf beiden Seiten der Wippe gleich sein.

Laufwippe

Laufwippe

Laufwippe

Laufwippe