Physik · Klasse 3–4 · aktualisiert
Hebel in der Grundschule: Wirkung verstehen
Entdecke Wippe, Tür und Nussknacker. Untersuche mit einem Lineal, wie ein Hebel wirkt.
0 von 10 Aufgaben gelöst
Kurz gesagt
Ein Hebel dreht sich um einen festen Drehpunkt. Drückst du gleich stark quer zum Hebel, wirkt er weiter außen stärker. Sind beide Drehwirkungen gleich, kippt eine ruhende Wippe nicht.
Mit einem Hebel kannst du eine Last leichter bewegen. Er dreht sich um einen Drehpunkt. Drückst du gleich stark quer zum Hebel, wirkt er weiter außen stärker.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
4 Abschnitte
Stell dir eine Wippe vor. Das Brett dreht sich um seine Mitte. Das Brett ist der Hebel. Die drehbare Mitte ist der Drehpunkt.
Auch Schere, Nussknacker, Schraubenschlüssel und Tür nutzen einen Hebel. Ein frei rollender Ball ist kein Hebel. Ihm fehlt eine feste Stelle, um die er sich dreht.
Definition
Hebel
Ein Hebel ist ein fester Gegenstand, der sich um eine feste Stelle drehen kann. Diese Stelle heißt Drehpunkt. Bei einer Tür bilden die Scharniere eine feste Drehachse: eine gedachte Linie, um die sich die Tür dreht.
Beispiel
- 1Bei einer Tür bilden die Scharniere die Drehachse.
- 2Die Tür selbst ist der Hebel.
- 3Deine Hand übt die Kraft aus.
Teste dich
Denke an eine Tür. Drückst du quer gegen die Tür, öffnet sie sich. Drückst du weit von den Scharnieren entfernt, brauchst du weniger Kraft. Direkt neben den Scharnieren brauchst du mehr Kraft.
Der Abstand zur festen Drehstelle verändert die Drehwirkung. Diesen Abstand nennen wir beim Drücken quer zur Tür Hebelarm.
Merke: Je länger der Hebelarm ist, desto stärker ist die Drehwirkung derselben Kraft.
Beispiel
- 1Stell dir vor, Erwachsene heben eine schwere Bank mit einer Stange an.
- 2Die Stange liegt auf einem festen Holzklotz nahe bei der Bank.
- 3Sie drücken weit entfernt am anderen Ende der Stange.
- 4So brauchen sie weniger Kraft als nahe am Holzklotz.
- 5Der Holzklotz nahe der Hand würde das Anheben erschweren.
Teste dich
Eine ruhende Wippe ist im Gleichgewicht, wenn sich beide Drehwirkungen ausgleichen. Dann kippt sie zu keiner Seite.
Zwei gleich schwere Kinder sitzen dafür gleich weit von der Mitte entfernt. Rückt eines nach außen, sinkt seine Seite. Ein schwereres Kind kann näher an die Mitte rücken. So gleichen sich die Wirkungen wieder aus.
Auch bei Gleichgewicht drücken beide Kinder auf die Wippe. Pfeile zeigen die Richtung dieser Kräfte. Ein Pfeil nach unten ↓ zeigt: Das Kind drückt nach unten. Er zeigt nicht, wohin sich die Wippe bewegt.
Bei einer Wippe drücken die Kinder auf verschiedenen Seiten der Mitte. Beim Nussknacker liegen Nuss und Hand auf derselben Seite des Gelenks. Die Nuss liegt nahe am Gelenk. Deine Hand drückt weiter außen auf die Griffe.
Beispiel
- 1Auf einer waagerechten Wippe sitzt links und rechts je ein gleich schweres Kind. Beide sitzen gleich weit von der Mitte entfernt.
- 2Zeichne auf jeder Seite einen gleich langen Pfeil nach unten.
- 3Die Wirkungen sind ausgeglichen. Die Wippe bleibt waagerecht.
Beispiel: Untersuche einen Nussknacker:
- 1Das Gelenk ist der Drehpunkt.
- 2Die Nuss liegt nahe am Drehpunkt.
- 3Deine Hand drückt weiter außen auf die Griffe.
- 4Weil deine Hand weiter vom Gelenk entfernt ist, wirkt ihr Druck stärker auf die Nuss.
Teste dich
Du brauchst ein Lineal, ein Holzstück und zwei gleiche kleine Kästchen. Dazu kommen zwei gleiche Münzen. Lege in jedes Kästchen eine Münze.
Lege das Lineal quer auf das Holzstück. Verschiebe es, bis es ohne Kästchen möglichst waagerecht liegt. So gleichst du das Gewicht des Lineals aus.
Verändere danach nur eine Sache: den Abstand eines Kästchens. Die Münzen bleiben in den Kästchen. So erkennst du die Wirkung des Abstands.
Beispiel
- 1Sind Inhalt und Abstand auf beiden Seiten gleich, erwartest du Gleichgewicht.
- 2Rückt nur ein Kästchen weiter nach außen, wird seine Hebelwirkung größer.
- 3Diese Seite sollte sinken.
Merke: Ein fairer Versuch verändert nur eine Sache. Hier bleibt die Last gleich. Du änderst nur den Abstand zum Drehpunkt.
Beispiel: So gehst du vor
- 1Lege das Lineal quer auf das Holzstück. Das Holzstück ist die feste Drehstelle.
- 2Verschiebe das Lineal, bis es ohne Kästchen möglichst waagerecht liegt.
- 3Lege in jedes Kästchen eine gleich schwere Münze.
- 4Stelle die Kästchen in gleichem Abstand auf verschiedene Seiten der Mitte.
- 5Rücke nur ein Kästchen weiter nach außen. Beobachte, welche Seite sinkt.
- 6Schiebe dieses Kästchen zurück, bis das Lineal wieder waagerecht liegt.
Teste dich
Alles auf einen Blick
Hebel Grundschule
Drehpunkt
Ort der Drehung
Kraft
wirkt in eine Richtung
Hebelarm
Abstand beeinflusst die Wirkung
Gleichgewicht
Wirkungen gleichen sich aus
Bewegung
die stärkere Drehwirkung lässt eine Seite sinken
Anwendungen
Wippe, Tür, Schere, Nussknacker
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Musteraufgabe: Pfeile an der Wippe
- 1Zwei gleich schwere Kinder sitzen auf einer waagerechten Wippe gleich weit von der Mitte entfernt.
- 2Zeichne bei jedem Kind einen gleich langen Pfeil nach unten. Die Pfeile zeigen, wie die Kinder auf die Wippe drücken.
- 3Beide Seiten wirken gleich stark. Die Wippe bleibt waagerecht.
- 4Rückt das rechte Kind weiter nach außen, wird rechts die Drehwirkung größer. Nun sinkt die rechte Seite.
Fehler finden
Fehler finden: zwei Kästchen In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 3Die Pfeile nach unten zeigen die Gewichtskräfte. Sie zeigen keine Bewegung. Weil beide Drehwirkungen gleich sind, bleibt das Lineal waagerecht.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
Bei einer Schere ist die Schraube der . Drückst du bei einer Tür weit von den Scharnieren entfernt, ist der Hebelarm . Beim Nussknacker liegt die Nuss Gelenk. Eine waagerechte Wippe befindet sich bei ausgeglichenen Wirkungen im Gleichgewicht.
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback