EXP:Einseitiger und Zweiseitiger Hebel - Versionsgeschichte

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2025-10-16T09:34:02Z

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(kein Unterschied)

7>Kstuetz: /* Benötigtes Material */

2023-09-05T09:04:19Z

Benötigtes Material

← Nächstältere Version		Version vom 5. September 2023, 09:04 Uhr
Zeile 79:		Zeile 79:
	== Benötigtes Material ==		== Benötigtes Material ==

	* ~~[[HW:Stativstangen\|~~Stativstange]] (50 cm)		* Stativstange (50 cm)
	* Meterstab mit farblich markierter Skala		* Meterstab mit farblich markierter Skala
	* Verschiedene Massestücke		* Verschiedene Massestücke
Zeile 85:		Zeile 85:
	* [[HW:Federkraftmesser_für_Zug_und_Druck\|Federkraftmesser]] mit 10 N		* [[HW:Federkraftmesser_für_Zug_und_Druck\|Federkraftmesser]] mit 10 N
	* Muffe mit Haken		* Muffe mit Haken
	* ~~[[HW:Kreuzmuffen\|~~Doppelmuffe]]		* Doppelmuffe
	* Stativfuß		* Stativfuß
	* Lochschiene mit Löchern in regelmäßigem Abstand (5 cm)		* Lochschiene mit Löchern in regelmäßigem Abstand (5 cm)

7>Kstuetz am 22. März 2023 um 13:16 Uhr

2023-03-22T13:16:15Z

← Nächstältere Version		Version vom 22. März 2023, 13:16 Uhr
Zeile 4:		Zeile 4:
	<div class="large-8 columns>		<div class="large-8 columns>

	Mithilfe dieses Experiments soll die Funktionsweise eines einseitigen und eines zweiseitigen Hebels demonstriert werden. Auf das existierende Drehmomentengleichgewicht (Hebelgesetz: <math>\~~overrightarrow~~ M = \~~overrightarrow r_A~~ \times F</math>) kann eingegangen werden.		Mithilfe dieses Experiments soll die Funktionsweise eines einseitigen und eines zweiseitigen Hebels demonstriert werden. Auf das existierende Drehmomentengleichgewicht (Hebelgesetz: <math>\vec{M} = \vec{r}_A \times \vec{F}</math>) kann eingegangen werden.

	__INHALTSVERZEICHNIS__		__INHALTSVERZEICHNIS__

7>Kstuetz am 22. März 2023 um 13:15 Uhr

2023-03-22T13:15:05Z

← Nächstältere Version		Version vom 22. März 2023, 13:15 Uhr
Zeile 4:		Zeile 4:
	<div class="large-8 columns>		<div class="large-8 columns>

	Mithilfe dieses Experiments soll die Funktionsweise eines einseitigen und eines zweiseitigen Hebels demonstriert werden. Auf das existierende ~~Drehmomentgleichgewicht~~ (Hebelgesetz: <math>\overrightarrow M = \overrightarrow r_A \times F</math>) kann eingegangen werden.		Mithilfe dieses Experiments soll die Funktionsweise eines einseitigen und eines zweiseitigen Hebels demonstriert werden. Auf das existierende Drehmomentengleichgewicht (Hebelgesetz: <math>\overrightarrow M = \overrightarrow r_A \times F</math>) kann eingegangen werden.

	__INHALTSVERZEICHNIS__		__INHALTSVERZEICHNIS__

7>Kstuetz: /* Theoretische Zusammenfassung */

2023-03-15T14:57:03Z

Theoretische Zusammenfassung

← Nächstältere Version		Version vom 15. März 2023, 14:57 Uhr
Zeile 12:		Zeile 12:
	Ein zweiarmiger Hebel (Balkenwaage) befinden sich dann im Gleichgewicht, wenn die Summe über alle wirkenden Drehmomente Null ergibt:		Ein zweiarmiger Hebel (Balkenwaage) befinden sich dann im Gleichgewicht, wenn die Summe über alle wirkenden Drehmomente Null ergibt:
	:<math>		:<math>
	\sum \vec{D}_i = \sum \vec{r}_i \times \vec{F}_i = 0		\sum \vec{M}_i = \sum \vec{r}_i \times \vec{F}_i = 0
	</math>		</math>

7>Kstuetz: /* Theoretische Zusammenfassung */

2023-03-15T14:56:19Z

Theoretische Zusammenfassung

← Nächstältere Version		Version vom 15. März 2023, 14:56 Uhr
Zeile 10:		Zeile 10:
	= Theoretische Zusammenfassung =		= Theoretische Zusammenfassung =

	Ein ~~zwei- und ein einseitiger~~ Hebel befinden sich dann im Gleichgewicht, wenn		Ein zweiarmiger Hebel (Balkenwaage) befinden sich dann im Gleichgewicht, wenn die Summe über alle wirkenden Drehmomente Null ergibt:
			:<math>
			\sum \vec{D}_i = \sum \vec{r}_i \times \vec{F}_i = 0
			</math>

	= Didaktischer Rahmen =		= Didaktischer Rahmen =

7>Kstuetz am 15. März 2023 um 13:20 Uhr

2023-03-15T13:20:01Z

← Nächstältere Version		Version vom 15. März 2023, 13:20 Uhr
Zeile 7:		Zeile 7:

	__INHALTSVERZEICHNIS__		__INHALTSVERZEICHNIS__

			= Theoretische Zusammenfassung =

			Ein zwei- und ein einseitiger Hebel befinden sich dann im Gleichgewicht, wenn

	= Didaktischer Rahmen =		= Didaktischer Rahmen =
Zeile 16:		Zeile 20:
	== Nötige Vorkenntnisse ==		== Nötige Vorkenntnisse ==

	Für dieses Experiment muss zentral die Kraft als Vektor bekannt sein. Sie müssen die Gewichtskraft mit ihrer Formel <math>F_G=m\cdot g</math>, das ''Wechselwirkungsprinzip'', die ''Kräfteaddition'' und das Konzept der ''resultierende Kraft'' beherrschen. Hinzu kommen mathematische Vorkenntnisse bis zur Klasse 7. Das schließt die Darstellung in Tabellen und Diagrammen von linearen Zusammenhängen mit ein. Die SuS wissen bereits, dass eine Umlenkrolle genutzt wird um die Richtung der Kraft zu ändern.		Für dieses Experiment muss zentral die Kraft als Vektor bekannt sein. Sie müssen die Gewichtskraft mit ihrer Formel <math>F_G=m\cdot g</math>, das <q>Wechselwirkungsprinzip</q>, die <q>Kräfteaddition</q> und das Konzept der <q>resultierende Kraft</q> beherrschen. Hinzu kommen mathematische Vorkenntnisse bis zur Klasse 7. Das schließt die Darstellung in Tabellen und Diagrammen von linearen Zusammenhängen mit ein. Die SuS wissen bereits, dass eine Umlenkrolle genutzt wird um die Richtung der Kraft zu ändern.

	== Mögliche Schülerschwierigkeiten ==		== Mögliche Schülerschwierigkeiten ==
Zeile 25:		Zeile 29:
	== Schülervorstellungen, die hier relevant werden ==		== Schülervorstellungen, die hier relevant werden ==

	Nach Jung <ref>Jung, W. (1981): Vorstellungen über Kraft undd Stoß bei Schülern vom 8. bis 11. Schuljahr. In: W. Jung, H. Wiesner, P. Engelhard (Hrsg.): Vorstellungen von Schülern über Begriffe der Newtonschen Mechanik, Bad Salzdetfurth: Franzbecker, S. 63-111</ref> vereinen die SuS die Begriffe Energie, Stärke, Wucht und Schwung unter dem Begriff der ''Kraft''. Für das Verständis der Kraft nach Newton fehlt den SuS allerdings das Verständnis der Wechselwirkung. Das Verständnis der SuS überlappt dabei am ehesten mit der kinetischen Energie. Ob die SuS nun gerlernt haben die Begriffe ''Energie'', ''Impuls'' und ''Kraft'' zu trennen ist dabei unabhängig von der Fähigkeit mit der Gleichung <math>F=m\cdot a</math> physikalische Größen zu berechnen.<ref>H. Schecker, T. Wilhelm, M. Hopf, R. Duit (Hrsg.) (2018). Schülervorstellungen und Physikunterricht. Ein Lehrbuch für Studium, Referendariat und Unterrichtspraxis. Berlin: Springer-Verlag GmbH. S. 70.</ref> In diesem Experiment wird konkret nur der Begriff der ''Kraft'' benötigt. Er muss also wiederholt von den anderen beiden Begriffen abgegrenzt werden.<br>		Nach Jung <ref>Jung, W. (1981): Vorstellungen über Kraft undd Stoß bei Schülern vom 8. bis 11. Schuljahr. In: W. Jung, H. Wiesner, P. Engelhard (Hrsg.): Vorstellungen von Schülern über Begriffe der Newtonschen Mechanik, Bad Salzdetfurth: Franzbecker, S. 63-111</ref> vereinen die SuS die Begriffe Energie, Stärke, Wucht und Schwung unter dem Begriff der <q>Kraft</q>. Für das Verständis der Kraft nach Newton fehlt den SuS allerdings das Verständnis der Wechselwirkung. Das Verständnis der SuS überlappt dabei am ehesten mit der kinetischen Energie. Ob die SuS nun gerlernt haben die Begriffe <q>Energie</q>, <q>Impuls</q> und <q>Kraft</q> zu trennen ist dabei unabhängig von der Fähigkeit mit der Gleichung <math>F=m\cdot a</math> physikalische Größen zu berechnen.<ref>H. Schecker, T. Wilhelm, M. Hopf, R. Duit (Hrsg.) (2018). Schülervorstellungen und Physikunterricht. Ein Lehrbuch für Studium, Referendariat und Unterrichtspraxis. Berlin: Springer-Verlag GmbH. S. 70.</ref> In diesem Experiment wird konkret nur der Begriff der <q>Kraft</q> benötigt. Er muss also wiederholt von den anderen beiden Begriffen abgegrenzt werden.<br>

	Als weitere relevante Schülervorstellung kommt hinzu, dass die SuS die Kraft gedanklich an eine Geschwindigkeit koppeln. Damit üben schnellere Gegenstände automatisch auch eine höhere Kraft aus.<ref>H. Schecker, T. Wilhelm, M. Hopf, R. Duit (Hrsg.) (2018). Schülervorstellungen und Physikunterricht. Ein Lehrbuch für Studium, Referendariat und Unterrichtspraxis. Berlin: Springer-Verlag GmbH. S. 72.</ref> In diesem Experiment befinden sich allerdings alle Körper in Ruhe und dennoch müssen wirkende Kräfte betrachtet werden. Bei den SuS kann das zu einem Unverständnis führen.<br>		Als weitere relevante Schülervorstellung kommt hinzu, dass die SuS die Kraft gedanklich an eine Geschwindigkeit koppeln. Damit üben schnellere Gegenstände automatisch auch eine höhere Kraft aus.<ref>H. Schecker, T. Wilhelm, M. Hopf, R. Duit (Hrsg.) (2018). Schülervorstellungen und Physikunterricht. Ein Lehrbuch für Studium, Referendariat und Unterrichtspraxis. Berlin: Springer-Verlag GmbH. S. 72.</ref> In diesem Experiment befinden sich allerdings alle Körper in Ruhe und dennoch müssen wirkende Kräfte betrachtet werden. Bei den SuS kann das zu einem Unverständnis führen.<br>

7>Kstuetz am 13. September 2022 um 11:55 Uhr

2022-09-13T11:55:45Z

← Nächstältere Version		Version vom 13. September 2022, 11:55 Uhr
Zeile 76:		Zeile 76:
	* Verschiedene Massestücke		* Verschiedene Massestücke
	* M3 Schraube als Drehachse		* M3 Schraube als Drehachse
	* [[HW:Federkraftmesser_für_Zug_und_Druck\|Federkraftmesser]]		* [[HW:Federkraftmesser_für_Zug_und_Druck\|Federkraftmesser]] mit 10 N
	* Muffe mit Haken		* Muffe mit Haken
	* [[HW:Kreuzmuffen\|Doppelmuffe]]		* [[HW:Kreuzmuffen\|Doppelmuffe]]
Zeile 202:		Zeile 202:

	* Statistischer Fehler durch die reibungebehaftete Lagerung der Drehachse		* Statistischer Fehler durch die reibungebehaftete Lagerung der Drehachse
	* ~~Auch die Toleranzen bei den Massestücken können zu einer Messabweichung führen. Diese hängt~~ von ~~der Qualität der~~ Massestücke ~~ab und kann im Bereich~~ von ~~ca. 2~~% der angegebenen Masse ~~liegen~~.		* Die von uns verwendeten Massestücke weisen eine statistische Abweichung von 0,4% von der angegebenen Masse auf.
	* ~~Die begrenzte Ablesegenauigkeit am Federmessers kommt außerdem hinzu.~~		* Fehlerbehaftetes Ablesen des Federkraftmessers sorgt für einen statistischen Fehler von <math>\Delta s_F=0,05</math> N

	== Mögliche Probleme und ihre Lösungen ==		== Mögliche Probleme und ihre Lösungen ==

7>Kstuetz: /* Fehlerabschätzung */

2022-09-13T11:45:21Z

Fehlerabschätzung

← Nächstältere Version		Version vom 13. September 2022, 11:45 Uhr
Zeile 201:		Zeile 201:
	== Fehlerabschätzung ==		== Fehlerabschätzung ==

	~~Zu den Störeinflüssen des Hebelaufbaus gehört~~ die ~~reibungsbehaftete~~ Lagerung der Drehachse ~~durch die Schraube. Eine kleine Veränderung der Lochpositionen kann dazu führen, dass die Gleichgewichtslage trotz rechnerischem Gleichgewicht nicht eingehalten wird.~~ Auch die Toleranzen bei den Massestücken können zu einer Messabweichung führen. Diese hängt von der Qualität der Massestücke ab und kann im Bereich von ca. 2% der angegebenen Masse liegen. Die begrenzte Ablesegenauigkeit am Federmessers kommt außerdem hinzu.		* Statistischer Fehler durch die reibungebehaftete Lagerung der Drehachse
			* Auch die Toleranzen bei den Massestücken können zu einer Messabweichung führen. Diese hängt von der Qualität der Massestücke ab und kann im Bereich von ca. 2% der angegebenen Masse liegen.
			* Die begrenzte Ablesegenauigkeit am Federmessers kommt außerdem hinzu.

	~~<!--~~ == Mögliche Probleme und ihre Lösungen == ~~-->~~		== Mögliche Probleme und ihre Lösungen ==

			* Eine kleine Veränderung der Lochpositionen kann dazu führen, dass die Gleichgewichtslage trotz rechnerischem Gleichgewicht nicht eingehalten wird.

	== Sicherheitshinweise ==		== Sicherheitshinweise ==

7>Kstuetz am 4. August 2022 um 14:47 Uhr

2022-08-04T14:47:07Z

← Nächstältere Version		Version vom 4. August 2022, 14:47 Uhr
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	[[Kategorie:~~In Bearbeitung~~]]		[[Kategorie:Mechanik]]

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