Einfache Maschinen

Grundausstattung

Man nimmt einen sechkantigen Bleistift (oder eine schmale Leiste) und ein Lineal oder dünnes Holzbrett und legt es wie gezeigt auf eine ebene Unterlage. Dann verschiebt man das Lineal solange, bis es auf dem Bleistift ausgewogen balanziert. In dieser Stellung klebt man Lineal und Bleistift an besten mit einem Tropfen Kleber zusammen.

Gewichtsstücke

Als Gewichtsstücke eignen sich am besten Münzen.
Die alten Münzen hatten immer genaue Grammwerte.
1-Centmünze hat die Masse \(2{,}3\,\rm{g}\)
10-Centmünze hat die Masse \(4{,}1\,\rm{g}\)
2-€-Münze hat die Masse \(8{,}5\,\rm{g}\)

Prinzip des Wiegens

Lege auf eine Seite ein bekanntes Massestück, z.B. eine Fünf-Mark-Münze und auf die andere das zu wiegende Objekt. Bestimme die Abstände vom Nullstrich \(a_1\) und \(a_2\).

Berechne nach dem Hebelgesetz \({m_1} \cdot {a_1} = {m_2} \cdot {a_2}\).

Genaue Bestimmung der Hebelarme

Zur Bestimmung von \(a_1\) und \(a_2\) betrachtet man jeweils den inneren und den äußeren Abstand des Objekts und mittelt dann.

Bestimmung der Messgenauigkeit

Verschiebe das Objekts etwas nach außen, bis das Gleichgewicht gestört ist (oberes Bild) und mache das gleiche durch geringfügiges Verschieben des Objekts nach innen (unteres Bild). Die jeweilige Verschiebung \(\Delta a\) gibt dir deinen maximalen Fehler in Relation zu \(a\) an.

Beispiel: Ist \(\Delta a = 2{\rm{mm}}\) und \(a = 12\,{\rm{cm}} = 120\,{\rm{mm}}\), dann ist der maximale Fehler\[p\%  = \frac{{\Delta a}}{a} \Rightarrow p\%  = \frac{{2\,{\rm{mm}}}}{{120\,{\rm{mm}}}} = 0{,}017 = 1{,}7\% \]