Versuch 8: Der Körperschwerpunkt liegt außerhalb des Körpers 10.03.2011, 16:14

Gabeln-Schwerpunktversuch, Vorschaubild

Es gibt Körperformen und Anordnungen von Körpern, deren Schwerpunkt außerhalb des eigentlichen Körpers liegt. Wie findet man ihren Schwerpunkt? Vorschlag für ein Arbeitsblatt.

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Ulis Versuche (lies auch bei Versuch 1 nach) 

Wenn der Schwerpunkt außerhalb des Körpers liegt

Kann der Schwerpunkt in der Luft liegen?

Problemstellung:
Wir stecken zwei Essgabeln ineinander und binden sie mit Tesafilmstreifen im Winkel zusammen. Dieses Gebilde  muss einen gemeinsamen Schwerpunkt besitzen. Wo liegt er? Ein einfacher Versuch weist zumindest darauf hin: Er liegt irgendwo unter der Fingeraufhängung, also im leeren Raum. Im nächsten Versuch hilft uns ein einfaches Stück Pappe weiter.

Handversuch: Gabelschwerpunkt

Wie´s geht:
Man benötigt zwei Gabeln, ein dickes Pappestück und einen Filzschreiber. Anstelle des Filzschreibers kann es auch eine Tischecke, eine Flasche usw. sein. Auch die Gabel könnte ein anderes, schweres Teil sein; aber nicht alle Teile sind mit so praktischen konischen Zinken ausgestattet wie Essgabeln. Das Pappteil ist einerseits weich genug, dass man die Gabelzinken darauf verkeilen kann und es ist anderererseits so steif, dass es das Gewicht der Gabeln trägt. Das (geringe) Gewicht des Pappestücks berücksichtigen wir nicht.
Auf das Pappestück (oder zwei, wenn eines alleine zu dünn ist) klemmt man die Gabeln.

Schwerpunkt von zwei Gabeln ermitteln

Was man beobachtet:
Das Pappestück alleine würde vom Ende des Filzstifts sofort herunterfallen. Die Gabeln jedoch haben ihren gemeinsamen Schwerpunkt etwa in ihrer Mitte. Genau ist er dort, wo das Pappeteil auf dem Filzstift waagrecht stehen bleibt. Weil die Pappe nur ein Hilfsmittel ist, liegt im Falle der Gabeln der Schwerpunkt außerhalb der Gabeln im Leeren.

Was dahinter steckt:
Der Schwerpunkt ist der Punkt, an dem die Einzelmassen eines Körpers die gleiche Wirkung auf andere Körper hätten, wenn sie in diesem Punkt vereint wären. Wie das Beispiel zeigt, kann der Schwerpunkt auch außerhalb eines Körpers liegen. Siehe auch Körperschwerpunkt.

Vorschlag für ein Arbeitsblatt (Skizze):

Winkel:

Winkel Aufgabeenblatt

Zeichne auf einen Pappkarton ein winkelförmiges Teil, das wir einfach »Winkel« nennen wollen. Die Maße sind in Zentimeter angegeben. Schneide das Teil heraus und ermittle im Versuch seine Schwerpunktslage
- zuerst ganz grob, dann
- möglichst genau. Klebe als Hilfsmittel für das weitere Zeichnen ein Stück dünnes Papier auf den Winkel.

Lösung:
Die (herausgemessenen) Schwerpunktsmaße sind:
a = 33 mm
b = 33 mm

Wenn Du einen Winkel mit anderen Maßen zeichnest und herausschneidest, verändern sich auch die Maße a und b.

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Im nächsten Beitrag basteln wir einen Clown, der sein Gleichgewicht durch Balancieren hält.

Weitere Experimente in der prima.tec-Reihe:

  - Ein Nobelpreisträger bläst Kerzen aus
- Wenn sich Körper biegen
- Chemisch Wasser ansaugen
- Flasche mit Wasser füllen 
- Zucker verbrennen
- Metall schwimmt
- Körperschwerpunkt finden
- Ist es einfacher, eine Schubkarre zu schieben oder zu ziehen?

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