Hebel in Werkzeugen: Zange, Schere, Schubkarre
Zange, Schere und Schubkarre sind Hebel. Sie wandeln Kräfte: Man braucht weniger Kraft, dafür einen längeren Weg, oder umgekehrt.
Das lernst du heute
- Ich kann Kraftwandlungen an Werkzeugen erklären.
- Ich kann das Hebelgesetz anwenden.
- Ich kann Hebel in einseitig und zweiseitig unterscheiden.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Hebel in Werkzeugen, Je länger, desto leichter: Gleichgewicht am Hebel
Ein Hebel ist ein starrer Körper, der sich um einen Drehpunkt drehen lässt. Bei der Zange greift die Hand an langen Hebelarmen, die Backe sitzt nahe am Drehpunkt. Es ist ein zweiseitiger Hebel, die beiden Kräfte liegen auf verschiedenen Seiten des Drehpunkts. Bei der Schubkarre liegt der Drehpunkt am Rad, die Last sitzt dazwischen und die Hand greift am Griff an. Das ist ein einseitiger Hebel. Das Hebelgesetz lautet: Kraft mal Kraftarm gleich Last mal Lastarm. F1 · l1 = F2 · l2. Beispiel Zange: Die Handkraft ist 50 N, der Kraftarm 12 cm, der Lastarm 3 cm. Dann ist die Kraft an der Backe 50 N · 12 cm : 3 cm = 200 N. Die Kraft wird vervierfacht, aber der Weg der Backe ist viermal kürzer als der Weg der Hand. Schubkarre: Last 300 N im Abstand 0,4 m vom Rad, Griff 1,2 m: Handkraft = 300 N · 0,4 m : 1,2 m = 100 N.
| Werkzeug | Hebelart | Wirkung |
|---|---|---|
| Zange | zweiseitig | Kraft an der Backe größer als Handkraft |
| Schere | zweiseitig | Kraft am Schnitt größer, wenn das Papier nahe am Drehpunkt liegt |
| Schubkarre | einseitig | Handkraft kleiner als Last |
Zange berechnen
- Gegeben: F1 = 50 N, l1 = 12 cm, l2 = 3 cm.
- F1 · l1 = F2 · l2.
- F2 = 50 N · 12 cm : 3 cm.
- F2 = 200 N.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Langer Arm: wenig Kraft.
Kurzer Arm: viel Kraft.
Weg wird kleiner oder größer.
Ein Beispiel
Mit einem langen Schraubenschlüssel lässt sich eine Schraube leichter lösen als mit einem kurzen. Der lange Hebelarm macht den Unterschied.
Schritt für Schritt
Du berechnest eine Kraft.
- Notiere F1, l1 und l2.
- Setze ein.
- Rechne.
- Schreibe N.
Mit einem Bild erklärt
| F1 | l1 | l2 | F2 |
|---|---|---|---|
| 50 N | 12 cm | 3 cm | 200 N |
Zur Grundlage zurück
- Hebel in Werkzeugen – Du kennst Hebel in Werkzeugen.
- Je länger, desto leichter: Gleichgewicht am Hebel – Du kennst das Hebelgleichgewicht.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Handkraft 50 N, l1 = 12 cm, l2 = 3 cm. Wie groß ist die Kraft an der Backe in N?
Zeig mir den ersten Schritt
50 · 12 : 3.
Lösung ansehen
Lösung: 200
50 · 12 = 600, 600 : 3 = 200 N.
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Eine Schubkarre trägt 300 N im Abstand 0,4 m vom Rad. Der Griff ist 1,2 m vom Rad entfernt. Wie groß ist die Handkraft in N?
Zeig mir den ersten Schritt
300 · 0,4 : 1,2.
Lösung ansehen
Lösung: 100
120 : 1,2 = 100 N.
Tipp: Zeichne den Hebel mit Drehpunkt und beide Kräfte als Pfeile. Beschrifte die Arme.
Merksatz: Hebelgesetz: F1 · l1 = F2 · l2. Längerer Arm: weniger Kraft, dafür mehr Weg.
Typischer Fehler: Oft wird gedacht, ein Hebel spare Arbeit. Er spart Kraft, aber nicht Arbeit.
Mini-Quiz
4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Lösung ansehen
Lösung: Ein zweiseitiger Hebel
Lösung ansehen
Lösung: Stimmt nicht
Lösung ansehen
Lösung: F1 · l1 = F2 · l2
Frage 4 Ein Hebel hat F1 = 20 N, l1 = 3 m und l2 = 1 m. Wie groß ist F2 in N?
Zeig mir den ersten Schritt
20 · 3 : 1.
Lösung ansehen
Lösung: 60
20 · 3 = 60, 60 : 1 = 60 N.
Geschafft
Hebel wandeln Kräfte nach dem Hebelgesetz. Zangen und Scheren sind zweiseitige Hebel, die Schubkarre ist ein einseitiger.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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