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 pme201  Drehmoment am einarmigen Hebel

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 Hierzu verfügbare Medien ...
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 Informationen zum Mediensatz
Dieser Mediensatz dient der Erarbeitung der Gesetzmäßigkeiten des einarmigen Hebels.
Am Beispiel eines Schraubenschlüssels lassen sich die Begriffe Drehpunkt, Hebelarm und Druckpunkt (in etwa Mitte der Stelle, an der die Hand dieses Werkzeug anfasst) erarbeiten. Da die Abstände Ihres eigenen Versuchsaufbaus nicht bekannt sind, können in diesem Mediensatz keine konkreten Angaben in der Tabelle gemacht werden.
Wenn Sie den Hebel ständig mit demselben Massenstück m belasten und die Hebelllänge 1 ständig gleich lassen, so sind hier 4 Möglichkeiten für den Ausgleich zum Gleichgewichtszustand über eine Federwaage (auch mit Veränderung der Hebellänge 2) vorgesehen. Es ist dann das Rechts-Drehmoment als Produkt F2 • l2 jeweils gleich dem Links-Drehmoment als Produkt F1 • l1.
Einsparen von Kraft funktioniert dadurch, dass bei kleinerer Kraft ein größerer Hebelarm nötig ist. Eine Schraube lässt sich einfacher lösen, wenn man den Kraftarm des Schraubenschlüssels (mit einem geeigneten Rohr) verlängert. Als Maßeinheit des Drehmoments ist das Nm (Newtonmeter) als "allgemein übliche" Maßeinheit sinnvoll, auch wenn Ihre Hebelarme im cm-Bereich liegen.
Beachten Sie bitte die Problematik, dass wegen gleicher Maßeinheit [Nm] die Begriffe Drehmoment und Arbeit bzw. Energie rasch verwechselt werden können.
Bei Betrachtung der einzelnen Richtungen lässt sich der Unterschied wie folgt erklären:
Drehmoment: Kraft und Hebelarm verlaufen rechtwinklig zueinander / Bewegung ist nicht erforderlich.
Arbeit / Energie: Kraft und Weg verlaufen in derselben Richtung / ohne Bewegung gibt es dabei keine Arbeit.
Tipps zum Mediensatz:  Es ist vorgesehen, dass der Schüler das Arbeitsblatt selbst ausfärbt und ergänzt. Sollten Sie mehr Informationen wünschen, so können Sie die Farbfolie im Graustufen-Modus als Kopiervorlage ausdrucken.
Tipps zum Whiteboard-Einsatz:  Die Mediendarstellung kann im Browser mit der Tastenkombination [Strg] + Plustaste oder Minustaste oder mit [Strg] und dem Mausrad vergrößert oder verkleinert werden, um dann erklärend in die projizierte Folie oder das Arbeitsblatt hinein zu arbeiten. Mit der Software des Smartboards / Aktivboards können Medien-Bereiche (vorerst) abgedeckt werden oder weitere Erklärungen angebracht werden. So lässt sich z.B. auch ein Arbeitsblatt in der Projektion einfärben oder (gemeinsam) ausfüllen.
Tipps zur OH-Projektion: Wenn Sie von der Kopiervorlage eine s/w-Kopierfolie erstellen, können Sie diese bei der gemeinsamen Erarbeitung vervollständigen. Die Farbfolie setzen Sie dann eventuell erst bei der Zusammenfassung oder Wiederholung ein. Wenn Sie die Farbfolie zur Projektion in eine "gute" Klarsichtfolie stecken, können Sie auch auf dieser Klarsichtfolie Eintragungen zur Projektion "in die Folie" machen, ohne sie zu zerstören.