Überall wirken Kräfte 13.08.2008, 16:15

Kräfte an der Fahrradkette (Ausschnitt)

Euli weiß von sich selbst, wann er wo Kraft aufbringen muss. Beim genauen Betrachten technischer Geräte bemerkt er, dass auch in ihnen überall Kräfte wirken.

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Kräfte

Dass ein Vogel für alles, was er tut, Kraft braucht, merke ich immer wieder. Wenn ich den ganzen Tag auf meinem Balken sitze, tun mir die Krallensohlen weh. Das kommt bestimmt von meinem Körpergewicht, das auf die Krallen drückt.
Oder in windigen Nächten muss ich beim Fliegen öfter mit den Flügeln schlagen als sonst. Prompt spüre ich am Tag darauf ein Ziehen in den Flügelbeugen. Beim Jagen lasse ich mich manchmal auf einem Baumzweig nieder, der sich unter meinem Gewicht nach unten biegt.
Weil du keine Eule bist, kannst du dir das alles wahrscheinlich nicht so richtig vorstellen. Ich habe deshalb zur Erklärung der Kräfte ein paar Teile ausgewählt, die du gut kennst.
Kräfte kann man leider nicht sehen. Es ist in der Physik und Technik deshalb üblich, sie als Pfeile darzustellen. Auch solltest du immer daran denken, dass zu jeder Kraft eine Gegenkraft gehört. Darauf werden wir aber später noch einmal zurück kommen.


Zugkraft_150.jpgIn der Hängelampe wirkt eine Zugkraft:

Das Gewicht der Glaskugel mit den innen liegenden Teilen zieht am Kabel nach unten. Das Kabel muss so beschaffen sein, dass es nicht reißt. (Die Gegenkraft wirkt oben in der Deckenaufhängung).

Druckkraft_neu_150.jpg

Wenn du mit einem Bleistift schreibst, dann übst du eine Druckkraft auf die Mine aus. Drückst du zu stark, dann zersplittert die spröde Grafitmine, oder sie reißt ein Loch ins Papier.
 

Will man eine offene Sicherheitsnadel schließen, dann muss die Nadel zur Schließe hin gebogen werden. Hier wirkt also eine Biegekraft.

Biegekraft_150.jpg

Einen Schlüssel muss man drehen, wenn man die Tür zuschließen will. Dabei wirkt im Schlüssel eineSchluessel_150.jpg Verdrehkraft.

Alle diese Kräfte beanspruchen die Werkstoffe: das Kabel, die Bleistiftmine, das Schlüsselmetall.
Manchmal sind die Werkstoffe nicht so gut geeignet, dann brechen sie. Oder die Kräfte sind unerwartet groß: Dann kann es zu Beschädigungen kommen, beispielsweise wenn du beim Laufen stürzst und den Arm brichst.

Ich habe hier nicht alle Beanspruchungsarten genannt: Es gibt auch noch Scherkräfte und Knickkräfte. Die sind ziemlich speziell.

An Ulis Rad habe ich einige Bauteile entdeckt, an denen Kräfte wirken. Überlege selbst einmal:

- Wie wird beim Bergauffahren die Kette beansprucht?Kette_ges.jpg
- Das Rad ist abgestellt und wird vom Seitenständer gestützt. Welche Art von Kraft wirkt in der Stange?

Fahrradstuetze_150.jpg
- Uli bremst beim Radfahren. Wie wird der Bremshebel beansprucht?Bremshebel_150.jpg

Nenne selbst einige Teile und die Kräfte, die in den von dir ausgewählten Teilen wirken.

Lösungen, Bauteile am Fahrrad

- Wie wird beim Bergauffahren die Kette beansprucht?
Mit einer Zugkraft.

- Das Rad ist abgestellt und wird vom Seitenständer gestützt. Welche Art von Kraft wirkt in der Stange?
Eine Druckkraft. (Eine Anmerkung zur Gegenkraft. Hier leuchtet es ein: Wenn der Schachtdeckel, auf dem die Stütze steht, zu schwach wäre, um gegen die Seitenstütze zu drücken, würde das Rad in den Schacht stürzen).

- Uli bremst beim Fahren. Wie wird der Bremshebel beansprucht?
Mit einer Biegekraft.

Anmerkung: Zugkraft, Druckkraft und Biegekraft sind normale Kräfte; aus ihrer Bezeichnung erfährt man, welche Wirkung sie entfalten: Die eine biegt das Teil, die andere drückt es, die dritte zieht es.

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