Bereich 01
Mechanik
Kräfte, Bewegung und Energie: die Regeln hinter jeder Maschine
Die Mechanik erklärt, warum sich Dinge bewegen, schneller oder langsamer werden oder stillstehen. Sie ist die Grundlage fast jeder Maschine.
Was du lernst
- Was eine Kraft ist und wie Kräfte zusammenwirken
- Wie Reibung hilft – und wie sie stört
- Wie Hebel, Seilrollen und Rampen die Arbeit erleichtern
- Wie Energie von einer Form in eine andere umgewandelt wird
Beispielexperimente
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Lass einen Wagen Rampen mit unterschiedlicher Neigung hinunterrollen und vergleiche seine Geschwindigkeit.
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Verschiebe den Drehpunkt eines Hebels und finde die kleinste Kraft, die eine Last hebt.
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Ändere den Untergrund unter einem Klotz und beobachte, wie die Reibung seine Bewegung verändert.
Was du bauen kannst
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Eine Rampe mit Wagen und Anschlag
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Ein Hebel, der eine schwere Last hebt
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Ein einfacher Flaschenzug
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
- Gegenstände werden meist als vollkommen starr behandelt: Sie bekommen keine Dellen und keine Risse und nutzen sich nicht ab.
- Reibung und Luftwiderstand folgen einfachen Formeln; in der echten Welt ist es komplizierter.
Jede Simulation vereinfacht die Wirklichkeit. Zu wissen, auf welche Weise sie das tut, gehört zum Lernen von Technik dazu.
Bezüge zu Schulfächern
Physik, Mathematik (Winkel und Verhältnisse), Sport
Verbindungen zu anderen Bereichen
Die Mechanik ist die Basis für Kinematik, Tragwerke und Robotik.
Gut zu wissen
Archimedes soll behauptet haben, er könne mit einem ausreichend langen Hebel und einem Ort zum Stehen die Erde bewegen.