Seminar und Praktikum zur Didaktik der Physik
Versuchskarte zu experimentellen Themen
 
Datum: 19. Juni 2007
Titel: Hebelgesetze
 
unilogo.gof
Versuchsnr.: 4
Namen: Jakob Mall
Gruppe: B
DP Physik

 
Vorwort Der Versuch gliedert sich in zwei Abschnitte: zunächst eine qualitative Betrachtung des Hebels unter Mitwirken der Schüler und anschließend eine quantitative Beschreibung.
Material - mindestens 2 m langer Hebel (z.B. stabiles Holzbrett vom Bau, Balken, etc.)
- Hebelbock (z.B. Hocker, Holzklotz)
- Tisch mit geeigneter Möglichkeit den Hebel anzusetzen
- kleine Hebelbank (siehe Abbildung)
- verschiedene Gewichte
- Federwaage
1. Versuchsteil

Schüler 1 setzt sich auf den Tisch und Schüler 2 versucht den Tisch mit dem Schüler anzuheben. Dann wird der Hebel angesetzt und Schüler 2 versucht den Tisch mit Schüler 1 bei verschiedenen Stellungen des Hebelbockes anzuheben. Schüler 2 soll jeweils über den Kraftaufwand Auskunft geben.





Abschließend bespricht man die Erfahrungen von Schüler 2 in Bezug auf den Unterschied mit/ohne Hebel und auf die Position des Hebelbockes.

2. Versuchsteil

Die gewonnen Erkenntnisse sollen mit diesem Versuchsteil konkretisiert werden. Dazu legt man auf eine Seite der Hebelbank ein Gewicht und berechnet mit den Schülern das wirkende Drehmoment. Dann setzt man die Federwaage in unterschiedlichen Abständen auf der anderen Seite der Hebelbank an und notiert die nötige Kraft, um den Balken waagrecht zu halten, sowie den zugehörigen Kraftarm. (Mögliches Handout zur Versuchsdokumentation)



Letztlich berechnet man mit den Schülern das jeweils resultierende Drehmoment aus den Messdaten.

Resultat
Ergebnis sollte das Hebelgesetz für die Hebelkraft sein:

Hebelkraft · Hebelarm = Lastkraft · Lastarm,

welches aus der Gleichheit der Drehmomente im Gleichgewicht resultiert.
 

Bemerkungen
&
Tricks
Wenn genügend Zeit vorhanden ist kann man den Versuchsteil 1 von verschiedenen Schülern durchführen lassen, um eine größere Anzahl an Erfahrungen zu bekommen, über die gesprochen werden kann und den Schülern den Charakter eines Hebels als Kraftwandler besser vermitteln zu können.
Alternativ zum Tisch mit Schüler kann man auch ein Auto anheben, was den Spaßfaktor deutlich hebt. (Wieviele Schüler braucht man um das Auto anzuheben - mit Hebel schafft das einer alleine)
Literatur - Dorn - Bader, Physik 1