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Herzlich Willkommen Thema : Der Flaschenzug Fach Schulorientiertes Experimentieren I Fach Schulorientiertes Experimentieren I Bearbeitet : Jörg Sassen.

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Präsentation zum Thema: "Herzlich Willkommen Thema : Der Flaschenzug Fach Schulorientiertes Experimentieren I Fach Schulorientiertes Experimentieren I Bearbeitet : Jörg Sassen."—  Präsentation transkript:

1 Herzlich Willkommen Thema : Der Flaschenzug Fach Schulorientiertes Experimentieren I Fach Schulorientiertes Experimentieren I Bearbeitet : Jörg Sassen

2 Übersicht Einordnung Einordnung der Experimente in die KMK - Standards Zusammenfassung Zusammenfassung des Flaschenzuges Zielführende Zielführende Kompetenzen der Schüler Darstellung Darstellung des Experimentes Weitergehende Weitergehende Experimente Der Der Flaschenzug im Alltag Zusammenfassung Zusammenfassung des Experimentes

3 Einordnung in die KMK-Standards Die Versuche werden in den KMK-Standards eingeordnet: Die Versuche werden in den KMK-Standards eingeordnet: Der Flaschenzug ist Teil der Mechanik 1 Hauptschule : 9/10 Klasse Hauptschule : 9/10 Klasse Realschule : 7/8 Klasse Realschule : 7/8 Klasse Gesamtschule : 7/8 Klasse Gesamtschule : 7/8 Klasse Gymnasium : 7/8 Klasse Gymnasium : 7/8 Klasse

4 Zusammenfassung Bei einem Flaschenzug mit n tragenden Seilen ist der Betrag der Zugkraft F z gleich dem n-ten Teil des Betrages der Gewichtskraft F L der Last: Bei einem Flaschenzug mit n tragenden Seilen ist der Betrag der Zugkraft F z gleich dem n-ten Teil des Betrages der Gewichtskraft F L der Last: F z = 1/n · F L Bei einem Flaschenzug mit n tragenden Seiten ist die Länge der Zugstrecke s z gleich dem n-fachen der Länge der Strecke s Z, um die die Last angehoben wird: Bei einem Flaschenzug mit n tragenden Seiten ist die Länge der Zugstrecke s z gleich dem n-fachen der Länge der Strecke s Z, um die die Last angehoben wird: s z = n · s L

5 Zusammenfassung Bei einem Flaschenzug sind die Länge der Zugstrecke s Z und der Betrag der Zugkraft F Z antiproportional zueinander: Bei einem Flaschenzug sind die Länge der Zugstrecke s Z und der Betrag der Zugkraft F Z antiproportional zueinander: s Z = p/F Z mit p = F L · s L, d.h. der Antiproportionalitätsfaktor p ist das Produkt aus dem Betrag der Gewichtskraft F L der Last und Länge der Strecke s L, um die die Last angehoben wird. Durch Einsetzen von p = F L · s L und Multiplizieren der Gleichung mit F Z ergibt sich F Z · s Z = F L · s L d.h. bei jedem Flaschenzug ist das Produkt aus dem Betrag der Zugkraft F Z und der Länge der Zugstrecke s Z gleich dem Produkt aus dem Betrag der Gewichtskraft F L der Last und der Länge der Strecke s Z, um die die Last angehoben wird.

6 Zielführende Kompetenzen der Schüler Messdaten verwerten können und eigene Interpretationen formulieren. Je-Desto Beziehungen erkennen. Eine weitere zielführende Interpretation wäre die Erkenntnis, dass das Eigengewicht der Rolle nicht zu vernachlässigen ist. Die Schüler sollen erkennen, dass Zugkräfte über Seile übertragbar sind. Die Schüler sollen erkennen, dass man Zugkräfte über Rollen umlenken kann. Die Schüler sollen erkennen, dass man mit Seilen und Rollen die Hubkraft prinzipiell verringern kann. Die Schüler sollen erkennen, dass sich der Kraftweg um den Faktor vervielfältigt, um den der Kraftbetrag kleiner geworden ist als die Gewichtskraft.

7 Der einfache Flaschenzug Materialien: feste und lose Rollen, Gewichtsstücke, Schnüre und Stativmaterial Einfacher Flaschenzug: Baue einen einfachen Flaschenzug nach der nebenstehenden Skizze auf!

8 Der Potenzflaschenzug Baue die skizzierte Seil-Rollen- Kombination auf!

9 Der Potenzflaschenzug Welche Last G kann er heben, wenn das Gewicht von Rollen und Seil zu vernachlässigen ist? Herr Schlaumeier benutzt nebenstehenden Flaschenzug, um eine schwere Last (G) hochzuheben. Er kann am Seil maximal mit der Kraft F = 400 N ziehen. An Rolle 1 zieht das Seil 1 zweimal mit der Kraft F = 400 N nach oben. Rolle 1 zieht also insgesamt mit 2 · 400 N = 800 N an Seil 2. Seil 2 zieht mit 2 · 800 N = 1600 N an Rolle 2 mit dem Gewicht G. Welche Last G* kann Herr S. maximal heben, wenn das Gewicht einer jeden Rolle Gr= 40N beträgt? Da Rolle 1 ein Gewicht von 40 N hat, bleiben in Seil 2 nur noch 800 N - 40 N = 760 N. An Rolle 2 ziehen damit 2 · 760 N = 1520 N nach oben, so dass für das Gewicht G* nur mehr G* = 1520N - 40N (Rollengewicht) = 1480N bleiben.

10 Weitere Experimente Berechne für die abgebildeten Flaschenzüge jeweils aus dem angegebenen Betrag F L der Gewichtskraft Berechne für die abgebildeten Flaschenzüge jeweils aus dem angegebenen Betrag F L der Gewichtskraft der Last und der Länge s L der Strecke, um die die Last angehoben werden soll, die notwendige Zugkraft F z und die Zugstrecke s z. der Last und der Länge s L der Strecke, um die die Last angehoben werden soll, die notwendige Zugkraft F z und die Zugstrecke s z. F = 420N s L = 40cm F z = s z = F = 480N s L = 0,5 m F Z = s z =

11 Der Flaschenzug im Alltag

12 Zusammenfassung des Experimentes Vorteile : Einfacher Versuchsaufbau Einfacher Versuchsaufbau Eingebunden sein der Schüler Eingebunden sein der Schüler Hohe Fehlertoleranz Hohe Fehlertoleranz Beispiele aus der Welt der Schüler (Kran, Lampe usw.) Beispiele aus der Welt der Schüler (Kran, Lampe usw.) Weiterführendes Ziel : Weiterführendes Ziel : Die goldene Regel der Mechanik: Die Arbeit bleibt konstant

13 Zusammenfassung des Experimentes Vorteile : 1) Verankerung bestimmter Schemata z.B. Eine lose Rolle halbiert die Kraft eine feste lenkt sie um Die Zugkraft ist gleich der Last, geteilt durch die Zahl der Seile Die Arbeit bleibt konstant 2) Durch den Miniaturaufbau bei den Experimenten könnten die Schüler Probleme haben, die geringen Kraftunterschiede und Wegstrecken genau zu erfassen

14 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Jörg Sassen


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