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Homepage > Dokumentation > Informationsblätter > Hebel und Waagen

Informationsblatt 24: Hebel und Waagen

Publikation: 26.3.2009
Herkunft: La main à la pâte, Paris

Aus den Lehrplänen

Lernstufe 3:

Die von Menschen konstruierte Welt

Erschwernisse durch den gängigen Sprachgebrauch

In der Umgangssprache werden Masse und Gewicht nicht deutlich unterschie­den. Aber es ist nicht zweckmäßig, sich in der Grundschule mit dieser Unter­scheidung zu beschäftigen. Daraus würde nur Verwirrung entstehen, und die Begriffe Kraft, Anstrengung, Gewicht, ja manchmal sogar Geschwindigkeit, Bewegung würden durcheinandergebracht. Diese Begriffe sind zu kompliziert für eine Behandlung, geschweige denn für eine Definition, in der Grundschule. Der Lehrer kann, wenn dadurch der Unterricht nicht überladen wird, sich selbst an die korrekte Sprechweise halten, aber es scheint uns unmöglich, den Schü­lern Vorhaltungen zu machen, wenn sie die Begriffe gelegentlich durcheinan­derbringen.

Erschwernisse aufgrund von vorgefassten Meinungen der Schüler

Kräfte werden für die Schüler von den Muskeln ausgeübt, in einer Anstren­gung, die müde macht. Die Einsicht, dass ein träger Gegenstand auf einen anderen Gegenstand eine Kraft ausüben kann, bedarf einer schwierigen Übertragungsleistung. Man würde nicht sagen, dass "ein Gegenstand eine Anstrengung macht". Der in der Physik gebräuchliche Begriff ist die Kraft.

Ein paar Klippen an denen Beobachtung und Experiment scheitern könnten

Die Untersuchung der Rotation eines festen Körpers um eine starre Achse verlangt im allgemeinen Fall Kenntnisse, die erst in der Sekundarstufe ver­mittelt werden. In der Grundschule beschränkt man sich daher auf Anord­nungen (reale oder simulierte), bei denen das Gleichgewicht mit einem waag­rechten Balken hergestellt wird: die Balkenwaage, die Römerwaage, der Aus­leger eines Krans, von den Schülern angefertigten Mobiles.

Kenntnisse

Ein Gegenstand, der sich um eine feste Achse drehen kann, kann im Gleich­gewicht gehalten werden, wenn die Wirkungen der Kräfte, denen er ausgesetzt ist, sich aufheben.

Eine große Kraft hat eine größere Wirkung bei der Drehung des Gegen­stan­des als eine kleine, wenn sie in gleicher Entfernung von der Achse angreift.

Die gleiche Kraft hat bei der Drehung des Gegenstandes eine größere Wir­kung, wenn sie in größerer Entfernung von der Achse angreift.

Mehr zum Thema

Die soeben erwähnten "Kenntnisse" reichen für die Untersuchungen in der Grundschule aus. Sie sind allerdings nur dann exakt formuliert, wenn die fol­genden Bedingungen erfüllt sind:

Die Kraft greift in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse an.

In dieser Ebene müssen die Richtung, in der die Kraft wirkt, und die Verbin­dungslinie zwischen Angriffspunkt der Kraft und Rotationsachse einen rechten Winkel bilden.

Das Wort "Wirkung" (Wortwahl für die Schüler) steht für den physikalischen Begriff Drehmoment. Das Drehmoment einer Kraft ist gleich dem Produkt aus der Länge des Hebelarms und der Größe der Kraft. Der Hebelarm ist die Ent­fernung zwischen Angriffspunkt der Kraft und Rotationsachse.

Schema: Der Hebelarm ist die Entfernung zwischen Angriffspunkt der Kraft und Rotationsachse

Abb. 1: Der Hebelarm ist die Entfernung zwischen Angriffspunkt der Kraft und Rotationsachse.

Einsatz der Kenntnisse in anderen Zusammenhängen, verwandte Begriffe

Letzte Aktualisierung: 20.4.2015

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