Kraft und Abstand zum Drehpunkt
Eine Wippe ist ein Balken, der auf einem Drehpunkt aufliegt.
- Last:Auf jeder Seite trägt der Balken eine Last.
- Ungleichgewicht:Wer schwerer ist, geht zuerst nach unten.
- Ausgleich:Rutscht er näher an den Drehpunkt, steht der Balken wieder waagerecht.
- Entscheidend:Nicht die Kraft allein zählt, sondern Kraft zusammen mit ihrem Abstand zum Drehpunkt.
Wann steht der Balken waagerecht?
Zwei Figuren stehen mit unterschiedlichem Abstand zum Drehpunkt auf dem Balken. Erst wenn Kraft mal Kraftarm auf beiden Seiten denselben Wert ergibt, steht der Balken waagerecht.
| Nr. | F links | l links | F rechts | l rechts | Balken | F · l links | F · l rechts |
|---|
Halte fest: Der Balken steht genau dann waagerecht, wenn Kraft mal Kraftarm auf beiden Seiten denselben Wert hat — die schwere Figur muss dafür näher am Drehpunkt sitzen als die leichte.
Gleichgewicht an der Wippe:
Die Wippe steht waagerecht, wenn Kraft mal Abstand zum Drehpunkt auf beiden Seiten gleich groß ist.
F: Die Kraft, mit der eine Last auf den Balken drückt, in Newton.
l: Der Kraftarm, also der Abstand vom Drehpunkt bis zu dieser Kraft, in Metern.
Gleichgewicht: Der Balken steht genau dann waagerecht, wenn Kraft mal Kraftarm auf beiden Seiten denselben Wert hat. Die schwere Last muss dafür näher am Drehpunkt sitzen.
Kraftarm: Das ist der Abstand vom Drehpunkt bis zur Kraft. Eine kleine Kraft mit langem Kraftarm kann eine große Kraft mit kurzem Kraftarm ausgleichen.
Für diesen Abstand gibt es einen eigenen Fachbegriff: den Kraftarm.
- Kraftarm:Der Abstand vom Drehpunkt bis zur Kraft.
- Zusammenspiel:Kraft und Kraftarm zählen immer nur zusammen.
- Beispiel:Eine kleine Kraft mit langem Kraftarm kann eine große Kraft mit kurzem Kraftarm ausgleichen.
Allgemeine Hinweise
Drei Griffe helfen dir, an jeder Wippe schnell den Überblick zu behalten.
Vom Drehpunkt messen
Suche zuerst den Drehpunkt — nur von ihm aus werden die Kraftarme gemessen, nicht vom Balkenende.
Mit Einheiten rechnen
Rechne auch mit den Einheiten (N mal m). Sitzt eine Last genau über dem Drehpunkt, ist ihr Kraftarm 0 m.
Verhältnisse vergleichen
Vergleiche Verhältnisse statt einzelner Zahlen: Ist ein Kind doppelt so schwer, braucht es den halben Kraftarm.