Regenschirm

Darauf muss man erst einmal kommen!

Schirm - wenig Technik, viel Physik

Schirm geschlossen	Schirm geöffnet

Warum öffnet sich ein automatischer Regenschirm von selbst? Weil ihn die Druckfeder aufspringen lässt, werden wir vermuten. Das stimmt - und doch liefert uns die Druckfeder nur die halbe Wahrheit. Irgendwie hat in dem Mechanismus auch das Gestänge (also die Streben 1 bis 3) etwas zu melden. Doch was?

Auf jeden Fall drückt die Feder mit den Kräften F₁ und F₂ die beiden am Stock gleitenden Schieber auseinander. Aber das Schieberpaar gleitet deswegen nicht nach oben.

Der tec.Lehrerfreund fand dies heraus:

Die Federkräfte F₁ und F₂ müssen zerlegt werden. Dann zeigt sich, dass sie in den Streben 1 und 2 unterschiedliche Wirkungen F_S1 und F_S2 entfalten: F_S1 zieht die Stangen nach oben, F_S2 nach unten. Im Fall A jedoch sieht es gar nicht so aus, als ob die nach oben gerichtete Kraft den Schirm mit Macht aufspingen lassen könnte; F_S2 hält zu stark dagegen. Da muss offensichtlich noch etwas Anderes bedacht werden. Aber was?

Es sind die an den Streben 2 und 3 wirkenden Aufspann- bzw. Einzugsmomente. Man erkennt in der folgenden Skizze, dass das Drehmoment M₁ = F_S1  · a eindeutig mehr zu melden hat als das dagegen wirkende Drehmoment M₂ = F_S2 · b. Die Momente verändern sich zwar mit jeder Öffnungsposition des Schirms, M₁ ist aber immer größer als M₂, so dass die Schirmdecke nach oben gezogen wird.