Hebelgesetz anhand einer WC-Spülung

purzel2 · Anmeldungsdatum: 11.12.2018 Beiträge: 2

Meine Frage:
Guten Tag
Wir haben in der Schule das Thema Hebelgesetz anhand der WC-Spülung zugewiesen erhalten. Wir sollen das Gesetz anschliessend einer 3. Klasse vortragen. Als wir eine normale WC-Spülung angeschaut haben, waren wir uns alle einig, dass sich die Kraft dort befindet, wo man die Spültaste nach unten drückt. Somit hebt sich die Heberglocke, welche an der Stande befestigt ist. Die Heberglocke wäre somit die Last. Betreffend dem entsprechendem Drehpunkt ist jedoch eine Diskussion losgetreten, da einige die Vermutung haben, dass dieser sich dort befindet, wo die Stange fixiert ist. Andere denken, dass sich der Drehmoment direkt oberhalb der Heberglocke befindet und die Last nach oben hebt. Habt ihr eine Idee, wo sich genau der Drehmoment befindet?? Wir wären über eine Antwort und Erklärung sehr dankbar. Besten Dank im Voraus für Eure Bemühungen.

Meine Ideen:
Wir sind der Meinung, dass des sich bei dem Modell um eine zweiseitige Hebelwirkung handelt. Die Kraft ist dort, wo sich die Spültaste befindet. Die Heberglocke ist somit die Last, welche von der Stange nach oben gedrückt wird. Jetzt sind wir jedoch nicht sicher, wo sich der Drehpunkt befindet. Wenn der Drehpunkt dort wäre, wo die Stange fixiert ist, wäre der Kraftarm kürzer, als der Lastarm. Normalerweise wäre dies jedoch umgekehrt, damit das System einfacher ausgeführt werden kann.

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 6119 Wohnort: jwd

Kleine Skizze wäre hilfreich

purzel2 · Anmeldungsdatum: 11.12.2018 Beiträge: 2

Ich hoffe diese Foto ist ein wenig hilfreicher =)
Wir denken, dass Nr. 1 die Kraft ; Nr. 2 der Drehmoment und Nr. 3 die Last ist. Einige denken jedoch, dass sich der Drehmoment oberhalb von Nr. 3 befindet...

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 6202

Bei 1 und 3 greifen Kräfte an, bei 3 zumindest, wenn die Spülung betägigt wird. Bei 2 ist offenbar die Achse, um die sich der Hebel dreht.

Man kann nun nicht sagen, das (Neutrum!) Drehmoment „befindet“ sich dort oder dort. Ein Drehmoment bezieht sich immer auf einen gewissen Punkt oder eine gewisse Achse. Im vorliegenden Fall ist es sicher sinnvoll, als Bezugspunkt für die Drehmomente der Kräfte den Drehpunkt bei 2 zu wählen. Die Drehmomente ergeben sich aus „Kraft mal Abstand der Wirkungslinie der Kraft vom Bezugspunkt“.

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 6119 Wohnort: jwd

Der Drehpunkt ist der Punkt 2

Es gilt folgende Drehomentgleichung:

daraus

ist die Kraft mit der die Glocke angehoben wird.

Der Kraftarm

ist deshalb kürzer, da der Weg von

kurz sein soll. Die Taste braucht nicht soweit eingedrückt zu werden.

ist dadurch kleiner als

Der Weg von

ist grösser, damit die Gjocke weit hochgehoben werden kann, damit möglichst viel Wasser ausfliesst.

kann relativ gering sein, da die Glocke nicht schwer und der Wasserdruck gering ist und die Auftriebskraft entlastet, nachdem die Glocke angehoben wurde.

Wenn das Wasser durch das Anheben der Glocke strömt, ist an der Ausflusstelle der Wasserdruck geringer als im Behälter. Deshalb schliesst die Glocke sofort, wenn die Taste losgelassen wird.

War das einigermassen verständlich?