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Versuche

Rollen

Ziel des Versuchs

  • Verdeutlichung der nötigen Kräfte an einem Flaschenzug
  • Motivation des Konzepts der tragenden Seile über Kräftebetrachtung

Lose und feste Rolle

Der Versuchsaufbau besteht aus einer losen und einer festen Rolle. Das durch die Rollen laufende Seil ist links oben an der Halterung, die der Decke entspricht, festgebunden. Die anzuhebende Last hängt unterhalb an der losen Rolle. Anschließend läuft das Seil noch durch eine ebenfalls an der Decke befestigte feste Rolle. Diese sorgt dafür, dass du nach unten ziehen kannst, um die Last anzuheben. Im Versuch wird deine aufzubringende Zugkraft durch ein Massestück repräsentiert.

Versuchsdurchführung

Nun hängst du verschiedene Massen als zu hebende Last an die lose Rolle. Anschließend hängst du gerade so viele Massestücke an das rechte Ende des Seils, sodass die Zugkraft dafür sorgt, dass die Anordnung in Ruhe bleibt. Mache dir dabei klar, wo und wie oft diese Kraft entlang des Seilwegs wirkt.

Versuchsbeobachtung

Die Masse an der Zugseite, die die Anordnung in Ruhe hält, muss nur die Hälfte der Masse der zu hebenden Last sein.

Erläuterung

Wirkt in einem Seil eine Kraft \(F\), so wirkt bei einer 180°-Umlenkung um eine Rolle diese Kraft \(F\) gerade zweimal auf die Rollenachse. In der gewählten Anordnung hängt die zu hebende Masse an einer solchen Rolle, es gibt also gerade zwei tragende Seilstücke - die Zugkraft muss daher nur halb so groß sein wie die Gewichtskraft der zu hebenden Last.

Flaschenzug mit 2 losen Rollen

Nun wird anstatt einer losen und einer festen Rolle ein kompakter Flaschenzug mit zwei losen Rollen genutzt.

Versuchsdurchführung

Du hängst wieder verschiedene Massen als zu hebende Last an das untere Ende der losen Rollen. Anschließend hängst du so viele Massestücke an das rechte Ende des Seils, sodass die Zugkraft gerade dafür sorgt, dass die Anordnung in Ruhe bleibt. Mache dir dabei klar, wo und wie oft diese Kraft entlang des Seilwegs wirkt.

Versuchsbeobachtung

Die Masse an der Zugseite, die die Anordnung in Ruhe hält, muss nur ein Viertel der Masse der zu hebenden Last sein. Entsprechend ist die nötige Zugkraft ein Viertel der Gewichtskraft der zu hebenden Masse.

Erläuterung

Auch hier gilt, dass die in einem Seil wirkende Kraft \(F\) bei einer 180°-Umlenkung um eine Rolle gerade zweimal auf die Rollenachse wirkt. In der gewählten Anordnung hängt die zu hebende Masse an zwei solchen Rollen, es gibt also gerade vier tragende Seilstücke - die Zugkraft muss daher nur ein Viertel so groß sein wie die Gewichtskraft der zu hebenden Last.