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Mechanik - Streichholzschachtel und Schlüsselbund Material Ein leichter und ein schwerer Gegenstand (z.B. eine Streichholzschachtel und ein Schlüsselbund), ein Stab (z.B. ein langer Stift, ein Rohr, ein Kochlöffel etc.), Faden von ca. 1 m Länge Durchführung Als Erstes bindet man die beiden Gegenstände an den Enden des Fadens gut fest. Dann hält man die Stange in Augenhöhe waagrecht vor sich und legt den Faden darüber. Dabei hält man den leichteren Gegenstand mit der zweiten Hand fest und zieht den schwereren Gegenstand bis knapp unter den Stab hoch. Der leichte Gegenstand sollte ganz flach gehalten werden, so wie man es auf dem Bild sieht. Dabei muss man allerdings darauf achten, dass besonders leichte Gegenstände nie über den Stab gehalten werden sollten. Nun lässt man den leichteren Gegenstand einfach los und schaut was passiert. Beobachtung Viele würden meinen, dass der schwere Gegenstand nach unten fällt und auch den leichten mitzieht und beide auf den Boden knallen. Der schwere Gegenstand fällt zwar zu Boden, aber der leichtere wickelt den Faden um den Stab und das Ganze kommt zum Stehen. Erklärung Der leichte Gegenstand funktioniert vorerst wie ein Pendel. Wäre der Faden einfach am Stab befestigt, würde der Gegenstand einfach hin und her schwingen, dabei würde er annähernd dieselbe Höhe wieder erreichen. Die Geschwindigkeit, mit der er schwingt, hängt jedoch von der Länge des Fadens ab. Die Länge wird jedoch durch den Fall des schweren Gegenstands verkürzt, sodass die Zündholzschachtel schneller zu schwingen beginnt. Das heißt, der Faden, an dem der leichte Gegenstand pendelt, wird immer kürzer und in der Folge auch immer schneller. Deshalb gewinnt er ebenfalls an Höhe. Er fliegt über den Stab hinüber bis auf die andere Seite, wo er nun wieder Schwung holt und wieder schwingt. Der Vorgang wiederholt sich so lange, bis die Kraft mit der der schwerere Körper am Faden zieht nicht mehr ausreicht, um den anderen Gegenstand weiter zu ziehen. Anke Verena Gradwohl, Physikalische Freihandexperimente zur Punktmechanik, Diplomarbeit an der Naturwissenschaftlichen Fakultät, Karl-Franzens-Universität Graz, Ao. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Gernot Pottlacher, Institut für Experimentalphysik, Karl-Franzens-Universität Graz, 2005. http://portal.tugraz.at/portal/page/portal/Files/i5110/files/Forschung/Thermophysik/DA-Anke_Gradwohl.pdf FH <strong>Düsseldorf</strong> 2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik/ 45
Mechanik – Impulserhaltung Material Spielzeugauto mit aufziehbarem Federantrieb, Brett, runde Gegenstände mit gleichem Durchmesser Durchführung Die Stifte werden so am Tisch verteilt, dass das Brett darauf eine gewisse Strecke rollen kann. Danach legt man das Brett auf die Stifte und setzt das aufgezogene Auto auf das Brett. Beobachtung Das Auto und das Brett bewegen sich in entgegen gesetzten Richtungen. Anke Verena Gradwohl, Physikalische Freihandexperimente zur Punktmechanik, Diplomarbeit an der Naturwissenschaftlichen Fakultät, Karl-Franzens-Universität Graz, Ao. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Gernot Pottlacher, Institut für Experimentalphysik, Karl-Franzens- Universität Graz, 2005. http://portal.tugraz.at/portal/page/portal/Files/i5110/files/Forschung/Thermophysik/DA-Anke_Gradwohl.pdf FH <strong>Düsseldorf</strong> 2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik/ 46
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