Geräte, die Kräfte umformen
Ein Kraftwandler ändert Betrag oder Richtung einer Kraft.
- Beispiele:Hebel, Wippe, feste und lose Rolle, Flaschenzug, schiefe Ebene, Keil, Schraube.
- Richtung:Manche Geräte drehen nur die Richtung der Kraft um.
- Betrag:Manche machen die nötige Kraft kleiner, manche absichtlich größer.
Richtung, kleiner oder größer?
Acht Kärtchen — Fahnenmast, Wippe, Flaschenzug, Rampe, Wagenheber, Nussknacker, Zange und Spaltkeil — gehören zu einem von drei Feldern: „ändert nur die Richtung“, „macht die nötige Kraft kleiner“ oder „macht die Kraft größer“.
Halte fest: Jedes Gerät findet in einem der drei Felder Platz, aber kein Feld heißt „spart Energie“ — das kann kein Kraftwandler.
Was ein Kraftwandler ändert:
Kraftwandler ändern Betrag oder Richtung einer Kraft, nicht die nötige Energie.
F: Die Kraft, die man aufbringen muss — ihr Betrag oder ihre Richtung kann sich ändern.
s: Der Weg, den man dabei zurücklegt — wer Kraft spart, muss ihn verlängern.
Kraftwandler: Geräte, die Betrag oder Richtung einer Kraft ändern, zum Beispiel Hebel, Rolle, Flaschenzug, schiefe Ebene, Keil und Schraube.
Drei Fälle: Sie ändern nur die Richtung, machen die nötige Kraft kleiner oder machen sie größer.
Preis: Wer Kraft spart, braucht einen längeren Weg.
Kraft sparen hat immer einen Preis.
- Tausch:Wer Kraft spart, braucht dafür einen längeren Weg.
- Regel:Die Goldene Regel der Mechanik fasst diesen Tausch später zusammen.
- Ausblick:Die einzelnen Geräte lernst du in den folgenden Unterkapiteln kennen.
Allgemeine Hinweise
Drei Griffe helfen dir, jedes neue Gerät sofort richtig einzuordnen.
Wirkung des Geräts
Frag bei jedem Gerät: Wird die Kraft kleiner, größer, oder bleibt nur die Richtung anders?
Kräfte in Newton
Kräfte werden immer in Newton angegeben, z. B. 12 N. Die feste Rolle ändert nur die Richtung — die Zugkraft bleibt so groß wie die Last.
Kraft mal Weg bleibt
Wird die Kraft auf ein Viertel kleiner, wird der Weg viermal so lang. Kraft mal Weg bleibt gleich — so prüfst du jedes Ergebnis im Kopf.