Schülerinnenexperimente: Mechanik

Naturwissenschaftliches Labor / Physik 10
5A - 2014/15
Lernziele: Analyse des Vektorcharakters von Kräften am Beispiel einer Slackline.
Verknüpfung von Mathematik und Physik
A) Was ist eine Slackline?
Slacken (Slacklinen, Slacklining) ist eine
Trendsportart ähnlich dem Seiltanzen, bei
der man auf einem Schlauchband oder
Gurtband balanciert, das zwischen zwei
Befestigungspunkten gespannt ist. Dieses
Band wird Slackline (deutsch etwa:
Schlaffseil, schlaffe Leine) genannt.
http://de.wikipedia.org/wiki/Slackline
B) Welche Kräfte wirken an der Slackline?
Im unbelasteten Zustand sollte die Slackline gut gespannt sein damit sie auch
belastbar ist und nicht lose durchhängt. Welche Kräfte sind zum Spannen der
Slackline nötig? Um diese Kräfte bestimmen zu können sind folgende Überlegungen
hilfreich:
Wenn du dich in der Mitte der Slackline befindest, wird die Slackline durch dein
Gewicht FG um die Distanz d nach unten gedrückt.
Aus dem Kräfteparallelogramm kannst du die in der Slackline wirkenden Kräfte
wirkenden Kräfte bestimmen:
Um den Winkel α berechnen zu können, brauchst du als Messgrößen, neben der
Distanz d auch noch den Abstand L der zwei Befestigungspunkte.
Hast du nun die Kraft F in der Slackline bestimmt, kannst du mit Hilfe einer letzten
Überlegung auch die waagrecht (horizontal) wirkende Kraft F W an den
Befestigungspunkten berechnen.
Diese horizontale Kraft muss der Baum oder jeder andere beliebige Befestigungspunkt
ohne Beschädigung aushalten.
Auswertung und Protokollerstellung
1) Gib deine Messdaten für deine Berechnungen an:
Deine Masse und Gewicht, sowie d und L.
Erstelle auch ein Foto von dir auf der Slackline für das Protokoll!
2) Bestimme aus deinen Messdaten die Kraft F in der Slackline und die horizontal
wirkende Kraft FW.
3) Beantworte folgende Fragen:
a) Wie muss die Spannkraft in der Slackline verändert werden, damit der
Winkel α kleiner bzw. größer wird?
b) Ändert sich die in der Slackline wirkende Kraft während du über die
Slackline gehst?
c) Könnte man die Slackline auch an der Anhängerkupplung zweier PKW`s mit
der Masse von 1200 kg spannen?
Gehe bei deinen Überlegungen davon aus, dass die beiden Autos auf
trockenem Untergrund stehen und gut haften.
(Haftreibungskoeffizient μ = 0,8)
Das Protokoll ist diesmal ein Einzelprotokoll, da du ja mit deinen persönlichen
Messdaten rechnen sollst. Da aber die nötigen Rechenschritte immer gleich sind kannst
du natürlich mit anderen Gruppenmitgliedern sinnvoll zusammenarbeiten.
Abgabetermin ist der 18.Mai 2015

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