Schiefe Ebene und Rampe
Auf einer schiefen Ebene brauchst du weniger Kraft, musst aber einen längeren Weg zurücklegen.
Das lernst du heute
- Ich kann erklären, warum eine Rampe Kraft spart.
- Ich kann die Kraft an der schiefen Ebene berechnen.
- Ich kann Rampen unter dem Gesichtspunkt Barrierefreiheit beurteilen.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Rolle und Flaschenzug, Hebel in Werkzeugen
Einen schweren Karton hebst du nicht gern senkrecht nach oben. Schiebst du ihn eine Rampe hinauf, brauchst du weniger Kraft. Die Rampe heißt in der Physik schiefe Ebene. Die Höhe, die du überwindest, ist h. Die Länge der Rampe ist l. Ohne Reibung gilt: Zugkraft F = F_G · h : l. Beispiel: Ein Fass hat eine Gewichtskraft von 600 N und soll 1 m hoch. Die Rampe ist 4 m lang. Dann ist F = 600 N · 1 m : 4 m = 150 N. Du brauchst also nur ein Viertel der Kraft, musst aber 4 m statt 1 m schieben. Je länger und flacher die Rampe, desto kleiner die Kraft. Rampen für Rollstühle sind deshalb lang und flach: So können Menschen sie mit wenig Kraft befahren.
| Höhe h | Länge l | Kraft bei F_G = 600 N |
|---|---|---|
| 1 m | 2 m | 300 N |
| 1 m | 4 m | 150 N |
| 1 m | 6 m | 100 N |
Kraft an der Rampe
- Gegeben: F_G = 600 N, h = 1 m, l = 4 m.
- Formel: F = F_G · h : l.
- F = 600 N · 1 m : 4 m.
- F = 150 N.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Steil: wenig Weg, viel Kraft.
Flach und lang: viel Weg, wenig Kraft.
So funktioniert jede Rampe.
Ein Beispiel
Eine Bergstraße führt in Kurven hinauf. Sie ist eine lange schiefe Ebene. Das Auto braucht weniger Kraft als bei einer senkrechten Wand.
Schritt für Schritt
Du berechnest die Kraft an einer Rampe.
- Schreibe F_G, h und l auf.
- Teile h durch l.
- Multipliziere mit F_G.
- Schreibe die Einheit N.
Mit einem Bild erklärt
| Rampe | Kraft | Weg |
|---|---|---|
| kurz, steil | groß | kurz |
| lang, flach | klein | lang |
Zur Grundlage zurück
- Rolle und Flaschenzug – Du kennst schon das Prinzip „Kraft sparen, Weg zugeben“.
- Hebel in Werkzeugen – Du kennst Werkzeuge als Kraftwandler.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Eine Last mit 800 N soll 1 m hoch. Die Rampe ist 4 m lang. Wie groß ist die Kraft in N (ohne Reibung)?
Zeig mir den ersten Schritt
F = F_G · h : l.
Lösung ansehen
Lösung: 200
F = 800 N · 1 m : 4 m = 200 N.
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Eine Last mit 900 N soll 1,5 m hoch. Die Rampe ist 9 m lang. Wie groß ist die Kraft in N (ohne Reibung)?
Zeig mir den ersten Schritt
900 · 1,5 : 9.
Lösung ansehen
Lösung: 150
900 N · 1,5 m : 9 m = 150 N.
Tipp: Die Formel gilt ohne Reibung. In Wirklichkeit brauchst du etwas mehr Kraft.
Merksatz: Schiefe Ebene: F = F_G · h : l. Längerer Weg, kleinere Kraft.
Typischer Fehler: Viele denken, eine Rampe spare Arbeit. Sie spart nur Kraft und verlängert den Weg.
Mini-Quiz
4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Zeig mir den ersten Schritt
Vergleiche steile und flache Rampe.
Lösung ansehen
Lösung: Die Kraft wird kleiner.
Frage 2 Ein Fass mit 600 N soll über eine Rampe mit h = 1 m und l = 6 m. Wie groß ist F in N?
Zeig mir den ersten Schritt
600 : 6.
Lösung ansehen
Lösung: 100
600 N · 1 m : 6 m = 100 N.
Lösung ansehen
Lösung: Stimmt
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Lösung: Die lange, flache Rampe
Geschafft
Eine schiefe Ebene verkleinert die Kraft. Je länger die Rampe bei gleicher Höhe, desto kleiner die nötige Kraft.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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