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Physik

Je länger, desto leichter: Gleichgewicht am Hebel

Je länger der Kraftarm, desto kleiner ist die nötige Kraft. Ein Hebel ist im Gleichgewicht, wenn Kraft mal Kraftarm gleich Last mal Lastarm ist.

  • ca. 11 Minuten
  • Klasse 5
  • Niveau: Plus

Das lernst du heute

  • Ich kann eine je-desto-Beziehung am Hebel formulieren.
  • Ich weiß, wann ein Hebel im Gleichgewicht ist.
  • Ich kann ein einfaches Hebelexperiment auswerten.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Der Hebel und seine Hebelarme

Du kannst die Wirkung eines Hebels mit einem Versuch erforschen. Auf einem Lineal mit Drehpunkt in der Mitte hängst du Gewichtsstücke auf. Eine Beobachtung: Schiebst du ein Gewicht weiter weg vom Drehpunkt, wird seine Wirkung größer. Daraus folgt eine je-desto-Beziehung: Je länger der Kraftarm, desto kleiner die nötige Kraft. Wenn die Wirkungen links und rechts gleich sind, steht der Hebel im Gleichgewicht. Beispiel: Links hängen 2 Gewichtsstücke bei 10 cm. Rechts hängt 1 Gewichtsstück bei 20 cm. Dann ist 2 · 10 = 20 und 1 · 20 = 20. Beide Seiten sind gleich, der Hebel ist im Gleichgewicht.

Gleichgewicht am Hebel.
LinksRechtsGleichgewicht?
1 Stück bei 10 cm1 Stück bei 10 cmja
2 Stücke bei 10 cm1 Stück bei 20 cmja (2·10 = 1·20)
2 Stücke bei 10 cm1 Stück bei 10 cmnein, links zu schwer

Gleichgewicht prüfen

  1. Rechne links: Anzahl der Stücke mal Abstand zum Drehpunkt.
  2. Rechne rechts: Anzahl der Stücke mal Abstand zum Drehpunkt.
  3. Vergleiche beide Ergebnisse.
  4. Sind sie gleich, ist der Hebel im Gleichgewicht.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Weit weg vom Drehpunkt wirkt ein Gewicht stärker.

Nah am Drehpunkt wirkt es schwächer.

Rechne beide Seiten und vergleiche.

Ein Beispiel

Beispiel

Eine Schubkarre mit langen Griffen hebst du leichter an als eine mit kurzen. Der Kraftarm ist länger, du brauchst weniger Kraft.

Schritt für Schritt

Du prüfst: 3 Stücke bei 10 cm gegen 1 Stück bei 30 cm.

  1. Links: 3 · 10 = 30.
  2. Rechts: 1 · 30 = 30.
  3. Beide Seiten sind gleich.
  4. Der Hebel ist im Gleichgewicht.

Mit einem Bild erklärt

SeiteStückeAbstand in cmStücke · Abstand
links31030
rechts13030

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Welche Beziehung stimmt für einen Hebel?
Zeig mir den ersten Schritt

Ist es leichter, am langen oder am kurzen Ende zu drücken?

Lösung ansehen

Lösung: Je länger der Kraftarm, desto kleiner die nötige Kraft.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Links hängen 2 Stücke bei 15 cm. Rechts hängt 1 Stück. Bei welchem Abstand ist Gleichgewicht?
Zeig mir den ersten Schritt

Rechne links: 2 · 15.

Lösung ansehen

Lösung: 30 cm

Tipp: Beim Versuch hängst du die Stücke langsam auf und hältst den Hebel zuerst fest. So kippt nichts herunter und keine Finger werden eingeklemmt.

Merksatz: Je länger der Kraftarm, desto kleiner die Kraft. Gleichgewicht: Kraft · Kraftarm = Last · Lastarm.

Typischer Fehler: Viele zählen nur die Gewichtsstücke. Auch der Abstand zum Drehpunkt gehört zur Rechnung.

Prüfen

Mini-Quiz

4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Wann ist ein Hebel im Gleichgewicht?
Lösung ansehen

Lösung: Wenn beide Seiten das gleiche Produkt aus Gewicht und Abstand haben

Frage 2 Mit einem längeren Hebelarm brauchst du weniger Kraft.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 3 3 Stücke bei 10 cm gegen 1 Stück bei 20 cm. Was passiert?
Lösung ansehen

Lösung: Die linke Seite ist schwerer, der Hebel kippt nach links.

Frage 4 Beim Aufhängen lässt man den Hebel zuerst festgehalten.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Geschafft

Je länger der Kraftarm, desto weniger Kraft brauchst du. Der Hebel ist im Gleichgewicht, wenn beide Seiten das gleiche Produkt aus Kraft und Hebelarm haben.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Messen, Kräfte und Hebel

Kurz erklärt, 51 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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