Mya hat den Umzug in den 3. Stock überlebt. Zur Feier veranstaltet sie im Hof die erste Krostitzer Reibungs-Olympiade. Disziplinen: Bierkasten-Ziehen, Rutschen, Seifenkisten-Rennen, Rampen-Laden und Treppen-Sprint. Theo und Paul wollen alles gewinnen. Mya will vor allem eins: dass sie merken, wo die ganze Energie bleibt. Lumi ist Schiedsrichterin. Sie hat keine Masse und spürt deshalb keine Reibung. Sehr praktisch, findet sie.
Die Sprüche sind albern, die Zahlen nicht: Alles wird exakt gerechnet (Sekundarstufe I, Klasse 8), mit g = 9,81 N/kg. Die Reibungszahlen sind typische, gerundete Tabellenwerte. Was mechanische Arbeit und Energie sind, steht auf den Seiten „Mya zieht um“ und „Energie-Sonntag bei Mya“.
Theo zieht den Bierkasten mit einem Kraftmesser über verschiedene Böden. Erst passiert gar nichts, dann reißt der Kasten los und gleitet. Beobachte die Kraft im Diagramm oben rechts. Fülle die Messtabelle: Wie hängt die Reibungskraft von der Last ab, und was bleibt immer gleich?
| Boden | m | FN | FHaft | FGleit | μGleit |
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Noch keine Messung. Zieh mal!
Tipp: Miss auf demselben Boden mit verschiedenen Lasten. Teile dann FGleit durch FN.
Wer oben auf der Rutsche sitzt, hat Lageenergie. Unten sollte sie eigentlich komplett in Bewegungsenergie stecken. Tut sie aber nicht: Die Reibungsarbeit verwandelt einen Teil in thermische Energie. Probiere verschiedene Hosen aus und schau, was am Ende ankommt.
Spule nach dem Rutschen einmal rückwärts. Sieht das echt aus? Achte auf die roten Wärmepünktchen.
Theo und Paul rasen in Myas Seifenkisten 250 m den Krostitzer Berg hinunter (Gefälle 8 %). Bremsen gibt es nicht, aber die Luft bremst mit. Und zwar umso stärker, je schneller man fährt, je größer die Stirnfläche ist und je ungünstiger die Form. Wähle die Sitzhaltung und vergleiche die Geschwindigkeit.
Der Bierkasten (19,2 kg) muss auf Myas Anhänger, 1 m hoch. Paul zieht ihn über ein Brett hinauf. Das Seil läuft über eine Rolle, ein Kraftmesser zeigt die Zugkraft. Nützlich ist nur die Hubarbeit, die den Kasten nach oben bringt. Den Rest frisst die Reibung. Wie viel Prozent der Arbeit kommen an?
Vergleiche ein kurzes und ein langes Brett. Was wird kleiner: die Kraft, die Arbeit oder beides?
Wirkungsgrad-Hitparade: Kein Gerät gibt die ganze zugeführte Energie als nützliche Energie ab. Typische Werte:
Der Rest wird fast immer zu thermischer Energie. Deshalb wird eine Glühlampe so heiß und Theo beim Kastenschleppen so verschwitzt.
Letzte Disziplin: Wer kommt am schnellsten hoch in Myas Wohnung im 3. Stock (h = 9 m)? Wer mehr wiegt, muss mehr Hubarbeit verrichten. Wer dieselbe Arbeit in kürzerer Zeit schafft, hat die größere Leistung. Mya fährt natürlich mit dem Treppenlift, den der Vormieter dagelassen hat („Wer schleppt, verliert“). Der hängt an der Steckdose.
| Wer | m | W = m·g·h | t | P = W : t | in PS |
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