Magie mit Newton

Grundlagen

Physik	Kräfte	Schwerkraft	Gewicht

Einführung

Jeden Tag erleben wir in der Natur alle Arten von Kräften, Bewegungen und Beschleunigungen. Aber oft sind wir uns dessen nicht bewusst und merken nicht, wie sie funktionieren. In diesem Experiment werden wir die grundlegende Funktionsweise der Kräfte mit diesem interessanten Gleichgewicht überprüfen.

Wissenschaftliche Grundlage

Das Experiment basiert auf dem Gleichgewicht der Kräfte, das von Newton postuliert wurde. Die Flasche wird am Rand des Tisches im Gleichgewicht gehalten, indem wir die vertikal absteigende Kraft mit einer vertikal aufsteigenden Kraft ausgleichen. Auf diese Weise wird das erste Newtonsche Gesetz erfüllt, das besagt, dass ein Körper im Gleichgewicht ist, solange die Summe aller Kräfte, die auf ihn wirken, null ist.

Materialien

• Eine Flasche voller Wasser
• Drei flache Holzstäbchen
• Ein Schnur oder Band
• Eine Oberfläche, um das Gleichgewicht herzustellen, in meinem Fall der Rand eines Tisches
• Ein Gewicht, um das System im Zwischenschritt zu sichern

Vorbereitung

Zuerst bereiten wir das System vor

1. Wir setzen die Schutzbrille auf
2. Wir binden das Band am Korken der Flasche fest
3. Wir sichern das erste Stäbchen mit einem Gewicht, sodass es ungefähr ein Drittel von der Tischkante übersteht
4. Wir hängen das Band, das an der Flasche befestigt ist, an das Stäbchen

Vorgehensweise

Jetzt beginnen wir mit dem eigentlichen Teil des Experiments, in dem wir das Gleichgewicht der Kräfte herstellen

1. Wir platzieren das zweite Stäbchen horizontal, sodass es zwischen den beiden Teilen des Bandes gehalten wird. Wir müssen es ein wenig weiter vom ersten Stäbchen entfernt platzieren.
2. Wir platzieren das dritte Stäbchen unter Spannung zwischen der Spitze des ersten Stäbchens, das über den Tisch hinausragt, und dem Mittelpunkt des zweiten horizontalen Stäbchens. Dieser Schritt ist der komplizierteste, wir können das zweite Stäbchen ausprobieren und anpassen, bis wir es schaffen, dass sie sich selbst halten.
3. Mach eine Vorhersage! Wird es sich selbst halten, wenn wir das Gewicht, das alles sichert, entfernen?
4. Jetzt können wir das Gewicht, das das erste Stäbchen sichert, langsam entfernen und sehen, dass das System im Gleichgewicht bleibt, ohne Hilfe von externen Kräften.

Beobachtung und Ergebnisse

Wie wir sehen, bleibt das System am Rand des Tisches im Gleichgewicht, ohne weitere Hilfe als die drei verwendeten Stäbchen. Die Logik sagt uns, dass dies nicht so sein sollte, da nichts das erste Stäbchen am Tisch sichert und nichts die Flasche von unten hält. Aber was wir erreicht haben, indem wir die anderen beiden Stäbchen hinzugefügt haben, ist, die Kraft, auch Spannung genannt, die durch das Band aufgrund des Gewichts der Flasche verläuft, umzuleiten. Diese Spannung war ursprünglich vertikal absteigend. Durch das Hinzufügen des horizontalen Stäbchens leiten wir einen Teil der Kraft in diese Ebene um, und schließlich sind wir in der Lage, diese Spannung, die wir vom Band zum ersten Stäbchen umgeleitet haben, zurückzugeben. Auf diese Weise haben wir eine äquivalente Kraft auf das Stäbchen angewendet, wir könnten sagen, dass wir das Gewicht der Flasche mit den Stäbchen ausgeglichen haben.

Aufräumen!

Stelle sicher, dass du alles sauber und ordentlich hinterlässt, nachdem du das Experiment abgeschlossen hast. Das Wasser (mit oder ohne Farbstoff) kannst du ins Abwasser kippen und die Flaschen im Behälter für Verpackungen entsorgen. Bringe die Werkzeuge und anderen Utensilien, die du benötigt hast, an ihren Platz zurück.

Aufsicht durch einen Erwachsenen und Sicherheit geht vor

• Befolge die Anweisungen des Experiments sorgfältig.
• Es ist ratsam, dass ein Erwachsener die Durchführung überwacht und bei der Verwendung von potenziell gefährlichen Materialien oder Utensilien hilft, wenn sie nicht richtig verwendet werden.
• Ein Erwachsener sollte ebenfalls entscheiden, ob das durchzuführende Experiment für das Alter des Schülers, der an der Aktivität teilnehmen wird, geeignet ist.
• Wissenschaftliche Experimente zu Hause sind eine unterhaltsame Möglichkeit, den praktischen Teil der Wissenschaft zu lernen, können jedoch zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen erfordern und/oder den Arbeitsbereich unordentlich machen.