Hebelgesetze – Wie funktioniert ein Nussknacker?
Physik - simpleclub
https://www.youtube.com/watch?v=-halnFPU5ls

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 Ah, heute schon gewirbt oder Nüsse geknackt, denn dann hättet ihr heute schon genau unser Thema getroffen, die Hebelgesetze.
0:14 Ja, die Hebelgesetze sind schon ziemlich wichtig im Alltag, denn die erklären so einige Dinge. Z.B. warum ein Kran am hinteren Ende immer noch ein paar
0:22 Betonklötze drauf gepackt hat. Klar, damit er nicht umfällt. Aber was für eine Physik steckt dahinter? Schauen wir uns dazu mal eine Wippe an. Links auf
0:30 die Wippe stellen wir mal Jan und rechts darauf sein Kumpel Mark Robin. Jan wiegt 90 kg, Muskelmasse wiegt ja, sein Kumpel aber nur 70 kg. Wie müssen Sie sich
0:40 jetzt hinsetzen, damit die Wippe im Gleichgewicht bleibt? Dazu definieren wir mal den Angelpunkt unserer Wippe. Hier sitzt die Wippe auf. Auf unserer
0:48 Wippe gilt jetzt immer folgendes Gesetz. Fan mal LAN = Froben mal Lobbin. Das ist einfach so. Warum das so ist, erklären wir einem anderen Video, das wir euch am
0:59 Ende verlinken. Hier bleiben wir der Einfachheit mal bei dieser Formel. Schauen wir uns mal alle Größen an. Dazu definieren wir den sogenannten
1:07 Angriffspunkt. Jede der beiden Personen übt eine Kraft auf die Wippe aus. Die Punkte, an dem die Kräfte ansetzen, werden Angriffspunkte genannt. Hier grün
1:16 markiert. Und die Längen L sind jeweils der Abstand des Angriffpunktes bis zum Angelpunkt. Rechnen wir am besten mal ein Beispiel, dann wird es klarer. J
1:26 setzen wir 2 m vom Angelpunkt weg auf die Wippe. Also ist L = 2 m. Wo müssen wir jetzt Mark Robin hinsetzen, damit die Wippe im Gleichgewicht bleibt? Wir
1:36 suchen also L Robin. Fehlen noch die jeweiligen Kräfte. Beide werden von der Erde angezogen. Damit drückt die Gravitationskraft auf die Wippe. Die
1:45 Kraft von Jan sind dann f = 9,81 m pro qu mal 90 kg. = 883 new. Mark Robben wird eine Kraft von f = 9,81 m² mal 70 kg = 687 new ausüben. Bleibt noch die
2:05 Frage, wo die Kraft von Marrobben ansetzen muss. Jetzt kommt unser Hebelgesetz. Stellen wir uns mal nach lroben um. Einfach durch F mag Robben
2:14 teilen. Gibt dann Lroben ist = Fan mal l frobin. Jetzt setzen wir alles ein. und rechnen aus. Das ergibt dann 2,57 m. Da muss ich also der leichtere
2:28 Marobin hinsetzen, damit auf der Wippe Gleichgewicht herrscht. Ist auch ganz in Ordnung. Einfach die Kraftwissen und den Angriffspunkt und schon kann man damit
2:36 abgehen wie Schmitzkratz. Die Wippe war ein sogenannter zweiarmiger Hebel. Hier sind die beiden Angriffspunkte immer auf verschiedenen Seiten des Angelpunkts. Es
2:44 gibt aber noch den einarmigen Hebel. Hier sind die Angriffspunkte auf der gleichen Seite des Angelpunktes. Ein Nussknacker ist ein gutes Beispiel
2:54 dafür. Jetzt kommt das Schöne. Das Hebelgesetz gilt immer noch. Auch wenn die Angriffspunkte auf der gleichen Seite sind, setzen wir einfach mal einen
3:02 Nuss mit ihrem Angriffspunkt 1 cm vom Angelpunkt entfernt hin. Wir drücken jetzt mal im Abstand von 10 cm hinten mit 100 Newton den Nussknacker zusammen.
3:12 Welche Kraft wirkt jetzt auf die Nuss? Das berechnen wir jetzt wieder mit der Formel. Links sind noch mal alle gegebenen Werte aufgelistet. Einfach
3:21 wieder die Formel umstellen. Diesmal ist F1, also die Kraft, die vorne an der Nuss wirkt, gesucht. Setzen mal alles ein und bekommen 1000 Newton raus. Diese
3:30 Kraft wirkt jetzt auf die Nuss. Krass, oder? Wir drücken hinten mit 100 Newton, aber durch den Hebel drückt eine Kraft von 1000 Newton auf die Nuss. Nur durch
3:39 so ein paar Zentimeter. So bekommt man auch einen Gulideckel aus der Straße. Die sind ja sackschwer. Also stellt man vorne einen Holzblock auf. Da legt man
3:49 ein Stahlrohr drüber und relativ nah beim Bock eine Schlaufe, die man durch den Gulideckel zieht. Und hinten kann man nun anheben und muss nicht das
3:56 schwere Ding tragen. Funktioniert wie der Nusschnacker. Außen eine kleine Kraft ergibt innen eine große Kraft. oder als Formel geschrieben F1* L1 = F2*
4:07 L2, wobei die beiden Kräfte jeweils an den Angriffspunkten wirken. Die sind hier grün markiert und unser L ist die Distanz zwischen den Angriffspunkten und
4:16 dem Angelpunkt. Das müsst ihr euch merken, mehr nicht. Jetzt wisst ihr auch, warum auf so einem Kran hinten die Steine drauf sind. Nicht, weil im
4:24 Steinbruch kein Platz mehr dafür ist, sondern als Gegengewicht, damit der Kram nicht nach vorne umfällt. Und wie viel man da dann drauf laden muss, damit er
4:32 nicht nach vorne kippt, könnt ihr jetzt berechnen.