• Darstellung und Ermittlung von Kräften
  • SC
  • 01.07.2023
  • Naturwissenschaft
  • 9
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Hinweis zum Einsatz im Unterricht

Darstellung und Ermittlung von Kräften

Dar­stel­lung und Er­mitt­lung von Kräf­ten

Wie du schon er­fah­ren hast, wer­den Kräf­te durch einen Pfeil dar­ge­stellt:



A = An­griffs­punkt

= Kräf­te­maß­stab

= Teil­kräf­te

= Länge

= re­sul­tie­ren­de Kraft

Die Länge des Pfeils ist ein Maß für die Kraft .

Pfeil­län­ge:

Mit Kräf­ten kann man rech­nen:

1. Ad­die­ren von Kräf­ten glei­cher Wir­kungs­li­nie:

Bei­spiel:

Er­geb­nis:

2. Sub­tra­hie­ren von Kräf­ten glei­cher Wir­kungs­li­nie:

Bei­spiel:

Er­geb­nis:

3. Zu­sam­men­set­zen von Teil­kräf­ten zu einer re­sul­tie­ren­den Kraft:

Bei­spiel:

Er­geb­nis:

Hier sind die Kräf­te nicht auf der­sel­ben Wir­kungs­li­nie, daher kannst du sie nicht ein­fach ad­die­ren wie im ers­ten Bei­spiel.

Um her­aus­zu­fin­den, wie groß die Kraft ist, müs­sen wir zu­erst ein Par­al­le­lo­gramm kon­stru­ie­ren!

Schritt 1: Kon­stru­ie­ren eines Par­al­le­lo­gramms:

An­lei­tung:

Ver­schie­be die Kraft par­al­lel, bis die Linie durch die Spit­ze von geht.

Ver­schie­be nun die Kraft eben­falls par­al­lel, bis die Linie durch die Spit­ze von geht ein Par­al­le­lo­gramm ist ent­stan­den.

Schritt 2: Re­sul­tie­ren­de Kraft ein­zeich­nen und ab­mes­sen:

Er­geb­nis:

Der Pfeil hat seine Spit­ze im Schnitt­punkt der bei­den par­al­le­len Li­ni­en und hat eine Länge von 63 mm, daher er­gibt sich als Lö­sung für diese Auf­ga­be:

4. Zer­le­gen einer Kraft in Teil­kräf­te:

Bei­spiel:

Er­geb­nis:

In die­sem Bei­spiel weiß man, dass die Kraft in einem Win­kel und die Kraft in einem Win­kel auf steht, al­ler­dings ken­nen wir nicht die Größe von und .

Auch hier ist es not­wen­dig, zu­erst ein Par­al­le­lo­gramm zu kon­stru­ie­ren.

Schritt 1: Kon­stru­ie­ren eines Par­al­le­lo­gramms:

An­lei­tung:

Ver­schie­be die Linie par­al­lel, bis sie durch die Spit­ze von geht.

Ver­schie­be nun die Linie par­al­lel, bis sie eben­falls durch die Spit­ze von geht ein Par­al­le­lo­gramm ist ent­stan­den.

Schritt 2: Teil­kräf­te ein­zeich­nen und ab­mes­sen:

Er­geb­nis:

Der Pfeil hat eine Länge von 49 mm, daher er­gibt sich als Lö­sung für diese Kraft:



Der Pfeil hat eine Länge von 21 mm, daher er­gibt sich als Lö­sung für diese Kraft:

Er­mitt­le zeich­ne­risch die ge­such­ten Kräf­te:

Für die Bei­spie­le ver­wen­den wir als Kräf­te­maß­stab .

1
Ad­die­ren von Kräf­ten glei­cher Wir­kungs­li­nie.
, ,
Lösung
+ =
F1
F2
FR
2
Sub­tra­hie­ren von Kräf­ten glei­cher Wir­kungs­li­nie.
, ,
Lösung
- =
F1
FR
F2
3
Zu­sam­men­set­zen von Teil­kräf­ten zu einer re­sul­tie­ren­den Kraft.
, , ,
Lösung
Ge­mes­se­ne Länge nach der Kon­struk­ti­on:
25 mm

Er­geb­nis:
FR
F2
F1
4
Zer­le­gen einer Kraft in Teil­kräf­te.
, , ,
Lösung
Ge­mes­se­ne Län­gen nach der Kon­struk­ti­on:
Länge 1: 27 mm
Länge 2: 7 mm

Er­geb­nis:

F1
F2
FR
Bei­spie­le zum Kräf­te­maß­stab:

Schrei­be neben jeden Kräf­te­maß­stab, wel­che Kraft er in Wirk­lich­keit dar­stellt.

Kräftemaßstab:

gemessene Pfeillänge:

dargestellte Kraft:

3,6 cm

36 N

4,2 cm

420 N

2,8 cm

280 N

11 cm

55 N

9,81 mm

9.810 N

Ein kon­kre­tes Bei­spiel:

Schau dir die fol­gen­de Ab­bil­dung genau an und über­le­ge, wie man die ge­such­ten Kräf­te er­mit­teln kann.
Er­mitt­lung von Kräf­ten
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