Bereich 03
Kinematik
Wie sich Mechanismen bewegen: Zahnräder, Stangen und Nocken
Die Kinematik beschreibt Bewegungen: Positionen, Bahnen und Geschwindigkeiten. Sie zeigt, wie sich eine Bewegung in eine andere umwandeln lässt.
Was du lernst
- Wie Zahnräder Geschwindigkeit und Richtung ändern
- Wie ein Übersetzungsverhältnis Geschwindigkeit gegen Kraft eintauscht
- Wie Gestänge eine Drehung in eine Hin-und-her-Bewegung verwandeln
- Wie man die Bahn eines bewegten Punktes verfolgt
Beispielexperimente
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Lass ein kleines Zahnrad in ein großes greifen und zähle die Umdrehungen von beiden.
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Baue eine Kurbel mit Schubstange und sieh zu, wie sich der Kolben bewegt.
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Ändere die Länge einer Stange und sieh, wie sich ihre Bahn verändert.
Was du bauen kannst
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Ein Getriebe für eine langsame, kräftige Seilwinde
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Ein Kolben, der von einer Kurbel angetrieben wird
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Ein Scheibenwischer-Mechanismus
Diese Beispiele zeigen, welche Art von Arbeit es in diesem Bereich gibt. Die veröffentlichten Lektionen können davon abweichen.
Probiere ein kleines Modell aus
Diese kleinen Modelle laufen direkt hier in deinem Browser und funktionieren auch offline weiter, sobald die Seite geladen ist. Es sind vereinfachte Lehrmodelle, nicht die Simulations-Engine von MEKALUMI.
Tipp: Zieh am linken Zahnrad, um es von Hand zu drehen.
Zahnradgetriebe
Ändere die Zahl der Zähne an jedem Zahnrad. Beobachte, wie sich Drehzahl und Drehkraft verändern.
- Übersetzungsverhältnis
- 1 : 2
- Drehzahl am Ausgang
- 15 U/min · 2-mal langsamer
- Drehkraft
- × 2
- Drehrichtung
- Entgegengesetzt zum Motor
Wenn ein kleines Zahnrad ein großes antreibt, dreht sich das große langsamer, aber mit mehr Kraft. Seilwinden, Fahrräder und Uhren nutzen dieses Prinzip.
Modell: ideale Zahnräder ohne Reibung und ohne Durchrutschen. Motordrehzahl: 30 U/min.
Was die Simulation vereinfacht
- Die Kinematik untersucht Bewegungen, oft ohne zu fragen, welche Kräfte sie verursachen.
- Man nimmt an, dass alle Teile perfekt passen, ohne Lücken oder Spiel.
Jede Simulation vereinfacht die Wirklichkeit. Zu wissen, auf welche Weise sie das tut, gehört zum Lernen von Technik dazu.
Bezüge zu Schulfächern
Mathematik (Geometrie und Verhältnisse), Physik, Technik und Werken
Verbindungen zu anderen Bereichen
Die Kinematik baut auf der Mechanik auf und ist für die Robotik unverzichtbar.
Gut zu wissen
Beim Fahrrad tauschen die Kette und unterschiedlich große Zahnräder Geschwindigkeit gegen Kraft, wenn du bergauf fährst.