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Definition Kraftwandler

30 Übungen zu der Frage, was ein Kraftwandler mit einer Kraft macht — und was er mit der Energie niemals macht.

Dein Fortschritt:
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Übungsaufgaben

Dreißig Aufgaben, bunt gemischt — zum Klicken, Ziehen, Zuordnen, Rechnen und Knobeln. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps. Die Chips zeigen das Anforderungsniveau: AFB I heißt wiedergeben und direkt anwenden, AFB II heißt selbst entscheiden und verknüpfen, AFB III heißt begründen, beurteilen oder eine Falle durchschauen. Mix verbindet Wissen aus mehreren Unterkapiteln, Trick warnt: Hier steckt eine Falle drin. Der Balken oben zeigt dir, wie viele der 30 Aufgaben du schon gelöst hast.

A1
Rechenkette
AFB II

Eine Kiste mit der Masse 60 kg soll 1,2 m hoch auf eine Ladefläche. Wahlweise steht eine 4,8 m lange Rampe bereit. Rechne mit dem Ortsfaktor 10 N/kg (Näherung).

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Gewichtskraft der Kiste N
  2. Produkt aus Gewichtskraft und Hubhöhe von 1,2 m Nm
  3. Schubkraft auf der 4,8 m langen Rampe N
  4. Um welchen Faktor ist die Schubkraft kleiner als die Gewichtskraft? mal
Die Kette zeigt den Tausch: Der Weg wird viermal so lang (4,8 m statt 1,2 m), und genau um denselben Faktor 4 wird die Kraft kleiner (150 N statt 600 N). Das Produkt bleibt beide Male 720 Nm. Typischer Fehler ist, in Schritt 3 mit der Höhe 1,2 m statt mit der Rampenlänge 4,8 m zu teilen.
A2
Das richtige Gerät für das Problem
AFB III

Entscheide für jedes Problem, welcher Kraftwandler am besten dazu passt. Jedes Gerät wird genau einmal gebraucht.

Setze in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
ProblemRolleFlächeKeilHebel
Ein Eimer soll von oben nach unten gezogen werden, die Zugkraft soll dabei gleich bleiben.
Ein Fass mit 1 200 N soll mit nur 300 N auf eine 1,0 m hohe Ladefläche; für 4 m Weg ist Platz.
Ein Hammerschlag von oben soll große Kräfte quer zur Schlagrichtung erzeugen, um einen Holzklotz zu spalten.
Ein schwerer Stein soll mit kleiner Kraft ein paar Zentimeter angehoben werden; die Hand darf einen langen Weg zurücklegen.
Eimer: Nur die Richtung soll sich ändern – feste Rolle. Fass: Hier wird die Höhe auf einen längeren Weg verteilt (4 m statt 1 m, also ein Viertel der Kraft) – schräge Fläche. Holzklotz: Der Keil macht aus dem Schlag eine große Kraft zur Seite. Stein: lange Hand-Wege gegen kleine Kraft – Hebel. Typischer Fehler: die Rolle fürs Kraftsparen wählen.
Frage bei jedem Problem: Soll nur die Richtung geändert werden, die Kraft kleiner oder die Kraft größer?
Der „längere Weg“ ist das Kennzeichen von schräger Fläche und Hebel, der „Schlag von oben“ gehört zum Keil.
A3
Dachrolle im Entscheidungsbaum
AFB II

Ordne das Gerät mit dem Entscheidungsbaum ein: Ein Dachdecker zieht einen Korb mit Ziegeln (Gewichtskraft 300 N) an einem Seil hoch, das über eine am Dachfirst befestigte Rolle läuft. Er braucht dafür 300 N, zieht aber nach unten statt nach oben.

Beantworte die Fragen des Entscheidungsbaums mit Ja oder Nein und schau, wo du herauskommst.
    Die Zugkraft ist so groß wie die Gewichtskraft (also weder kleiner noch größer), aber der Dachdecker zieht nach unten, obwohl der Korb nach oben fährt. Das ist die Wirkung einer festen Rolle: nur die Richtung ändert sich. Typischer Fehler: „Nichts ändert sich“ – die Zugrichtung ist aber eine andere.
    Gehe die Fragen der Reihe nach durch und vergleiche 300 N mit der Gewichtskraft.
    Weder kleiner noch größer – aber der Dachdecker zieht nach unten, der Korb fährt nach oben.