Besenzug
Infos zum Experiment
11 bis 14 Jahre
Bis zu 30 Minuten
„Zauberhafte Physik mit Partyversuchen“ - ein Projekt zur Förderung physikalischer Interessen bei Grundschulkindern.
Materialien
2 Besenstiele
1 Seil (etwa 280 cm lang)
Beschreibung des Experiments
- Das eine Seilende am Besenstiel festknoten.
- Je eine Person hält einen Besenstiel waagerecht mit zwei Händen fest.
- Die dritte Person schlingt das Seil zunächst nur zweimal um die Besenstiele. Die ersten beiden Personen versuchen Abstand zueinander zu halten, während die dritte Person sie mit Hilfe des Seiles zusammen ziehen möchte. Das gelingt ihr nicht.
- Nun schlingt die dritte Person das Seil fünfmal um die Besenstiele. Wieder versuchen die ersten beiden Personen Abstand zu halten, doch diesmal kann die dritte Person sie leicht zusammen ziehen.
Erklärung
Wodurch vervielfacht sich die Kraft der dritten Person?
Das Naturgesetz
Ein Seil kann Kraft nur in Seilrichtung übertragen (Zugseil). Wenn die dritte Person zieht, überträgt sie auf das Seil eine Zugkraft von beispielsweise 200 Newton. Diese Zugkraft kann aber nicht irgendwo aufhören; sie wird durch den Besenstiel umgelenkt und wirkt in jedem der umgelenkten Seilstücke. Je öfter das Seil umgelenkt wird, desto öfter vervielfachen sich die 200 Newton der Person.
Doch die Sache hat einen Haken. Die „goldene Regel“ besagt nämlich, dass die zu leistende „Arbeit“ immer gleich bleibt; Arbeit ist Kraft x Weg. Daraus folgt: Jede Kraftersparnis wird durch eine entsprechende Wegverlängerung erkauft. Das heißt: wir brauchen zwar weniger Kraft, haben dafür aber einen längeren Weg beim Einholen des Seiles.
Beispiele aus dem Alltag
Schnürschuh, Flaschenzug.
Fotoquelle: kompetenzz
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