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Physik 10 · Bewegung und Kräfte

Schiefe Ebene

Auf einer geneigten Ebene zerlegt man die Gewichtskraft FG in zwei Teile: Die Hangabtriebskraft FH = FG · sin α zieht den Körper die Ebene hinab, die Normalkraft FN = FG · cos α drückt ihn auf die Ebene. Von FN hängt die Reibung ab.

So gehst du vor

  1. 1Ziehe die Ebene am orangen Griff auf die gewünschte Neigung oder nimm den Regler.
  2. 2Wagen: Lies am Kraftmesser die Hangabtriebskraft ab und übernimm sie in Tabelle A. Wiederhole für mehrere Winkel.
  3. 3Stelle die Lichtschranke ein und tippe „Loslassen“. Die Uhr läuft ab dem Loslassen und stoppt an der Lichtschranke. Übernimm die Werte in Tabelle B.
  4. 4Klotz: Tippe bei kleiner Neigung „Loslassen“ und erhöhe die Neigung langsam, bis er rutscht. Übernimm den Winkel in Tabelle C.
Kraftmesser
1,68 N
Lichtschranke
–,––– s
Rutschwinkel
–,– °

Grau gestrichelt: die Zerlegung als Rechteck.

Körper

Neigung α

20,0 °

Masse m

500 g

Lichtschranke bei x

1,0 m

A Hangabtriebskraft: FH über sin α

Miss bei fester Masse. Im Diagramm: FH über sin α, die Steigung ist die Gewichtskraft FG.

Nr.Neigung α in °Kraft FH in N
0,00,20,40,60,81,00246810sin α FH in N

B Beschleunigung: x über t²

Miss bei fester Neigung für mehrere Orte. Aus x = 12 · a · t² folgt: Die Steigung ist a2.

Nr.Ort x in mZeit t in s
0,00,51,00,00,20,40,60,81,01,21,4t² in s²x in m

C Haftreibung: Rutschwinkel

Am Rutschwinkel gilt FH = μH · FN, also μH = tan αR. Der Winkel streut von Versuch zu Versuch.

Nr.Versuch Nr. nRutschwinkel αR in °
0123456789100102030405060n αR in °

Aufträge

  1. Stelle α = 30° ein und betrachte die Zerlegung. Wie groß ist FH im Vergleich zu FG? Wie groß wird FN bei 0° und wie groß wäre sie bei 90°?
  2. Miss mit dem Wagen FH für fünf Winkel und bestimme aus Tabelle A die Gewichtskraft. Stimmt sie mit m · g überein?
  3. Miss bei 10° für vier Orte die Zeit und bestimme a. Vergleiche mit g · sin α.
  4. Hängt a von der Masse ab? Sage voraus und miss. Begründe mit F = m · a.
  5. Bestimme für den Holzklotz in fünf Versuchen den Rutschwinkel und daraus μH. Warum hängt der Rutschwinkel nicht von der Masse ab?
  6. Lass den Holzklotz bei 35° rutschen und bestimme aus a die Gleitreibungszahl μG. Warum ist sie kleiner als μH?
  7. Bestimme μH und μG von Körper X. Löse erst danach auf.