12.07.2018

Experiment Seilreibung

Sie suchen nach einem guten Experiment zu den Themen Reibung und Mechanik? Et voilà: Die Physik-Olympiade bietet Ihnen hierzu das Experiment "Seilreibung". Danach wird Ihren Schülerinnen und Schülern klar sein, warum Seile ganze Schiffe befestigen können. Oder verrostete Bremszüge eher mühsam sind.

Bild: Chris Lawton auf unsplash.com

Wie ist das Experiment aufgebaut?

Ihre Schüler analysieren die Reibung zwischen einem Seil und einer Stange. Das Experiment hat drei Aufgaben:

  • Bestimmung der Kräfte bei maximaler Haftreibung und des Haftreibungskoeffizienten
  • Bestimmung der Kräfte bei Gleitreibung und des Gleitreibungskoeffizienten
  • Bestimmung der Kräfte bei Gleitreibung als Funktion des Umschlingungswinkels sowie des Gleitreibungskoeffizienten

 

Was lernen meine Schüler?

  • Sie lernen das Gesetz von Euler-Eytelwein kennen und verstehen es
  • Sie können erklären, warum wenige Umschlingungen um einen Poller reichen, um ein schweres Schiff festzumachen
  • Sie lernen, ein Physik-Experiment zu bauen, auszuführen und auszuwerten

 

Sie können Ihre Schüler für das Experiment motivieren, weil...

  • es überraschend ist
  • es ein Alltagsphänomen erklärt
  • man mit einfachsten Mitteln ein allgemeines physikalisches Gesetz findet

 

Welches Material brauchen wir für das Experiment?

  • Schnur
  • 2 Federkraft-Messer (Bereich 0 – 3 N, 0 – 10 N). Achtung: Die Skala von Federkraftmessern muss je nach Verwendungslage (senkrecht nach oben, senkrecht nach unten, waagrecht) mit Hilfe der Verstellschraube auf 0 gestellt werden.
  • Stativmaterial: Tischklammer, Stativstange, Muffe, Stativstange für Reibungsmessung (rot markiert)
  • Diagrammpapier
  • Kessel, Wassergefäss (mit Wasser), Waage
  • Gewichtssatz
  • Papiertücher

 

Für wen ist das Experiment geeignet?

Ideal für Klassen, die in zwei Jahren die Matura schreiben. Die Schülerinnen und Schüler sollten die Exponentialfunktion kennen. Das Phänomen an sich können aber auch jüngere Schülerinnen und Schüler erkunden.  

 

Wie lange dauert das Experiment?

Ungefähr 150 Minuten. Wer die vollständige Lösung finden will, braucht eher länger.

 

 

 

So können Sie das Experiment ausbauen:

  • Unterschiedliche Stangendurchmesser testen. Der Aha-Moment: Der Effekt hängt nur vom Umschlingungswinkel ab.
  • Anwendungsbeispiele besprechen. Zum Beispiel schlecht geölte oder verrostete Bremszüge beim Velo. Der Kraftaufwand wird bald sehr gross, die Bremswirkung ist klein.

 

Wer hat es erfunden?

Die Idee des Experiments ist von der Asiatischen Physik-Olympiade 2012 übernommen. Ausgearbeitet wurde das Experiment von Markus Meier.

 

Wo finde ich die Lösungen?

Auf der Website der Physik-Olympiade: http://swisspho.ch/de/exams

 

Zu den Autoren

Barbara Roos studiert Mathematik im Master an der ETH Zürich. Sie durfte 2014 an der Internationalen Physik-Olympiade in Kasachstan teilnehmen. Seither hilft sie bei der Physik-Olympiade beim Übersetzen und Korrigieren von Prüfungen und hat auch schon Schweizer Teams an internationale Wettbewerbe begleitet.

 

Markus Meier studierte und promovierte in Physik an der ETH Zürich. Hilft bei der Physik-Olympiade seit bald zehn Jahren mit und hat Teams an drei Internationale Physik-Olympiaden begleitet. An der Alten Kantonsschule Aarau hat er als Physiklehrer Schüler auf die Olympiaden vorbereitet; er wird im Sommer 2018 pensioniert.

Weitere Artikel

Verband

Melde dich jetzt für die Olympiaden 2019/20 an

Dein Kopf giert nach Wissen und hungert nach Action? Prima. Stell dich der Herausforderung. Hirne um die Wette und gewinne – auf der ganzen Linie: Freundschaften, Reisen und Medaillen.

Physik

Top 20 der Physik

Unsere Hitparade der 20 besten Physik-Medien, vom Podcast bis zum Comic. Ob als Input für den Unterricht, als Zusatzstoff für interessierte Schülerinnen und Schüler, oder für das eigene Interesse: Sie sind vielseitig einsetzbar. Tune in!

Informatik

Schweizer Informatik-Talente international ausgezeichnet

Vier Schweizer Jugendliche reisten nach Aserbaidschan, um mit Informatik-Talenten aus 88 Ländern um die Wette zu programmieren. Ein Aargauer und ein Zürcher Mittelschüler gewinnen Bronze an der Internationalen Informatik-Olympiade.  

Chemie

Melde dich jetzt für die Chemie-Olympiade an

Du bist von Chemie begeistert? Dann zeig uns dein Können an der Chemie-Olympiade! Den ersten Test kannst du bis am 27. Oktober 2019 lösen.

Geographie

Dreimal Bronze in Geographie für Schweizer Schüler in Hongkong

Vier Gymnasiastinnen und Gymnasiasten reisten für die Schweiz an die internationale Geographie-Olympiade 2019 nach Hongkong. Sie bringen drei Bronzemedaillen mit nach Hause.

Robotik

Bronze für Schweizer Schüler an Robotik-Olympiade in Dänemark

Drei Schweizer Teams nahmen am Freundschaftsturnier der World Robot Olympiad in Dänemark teil. Mit ihren Minirobotern schafften sie es auf den 3., 10. und 12. Platz.

Wirtschaft

Schweizer Gymnasiast holt Bronze an Internationaler Wirtschafts-Olympiade

Jugendliche aus aller Welt trafen sich vom 23. Juli bis am 1. August 2019 an der Internationalen Wirtschafts-Olympiade in St. Petersburg, Russland. Das Schweizer Team gewinnt eine Bronzemedaille.

Chemie

Schweizer Jugendliche nehmen an der Internationalen Chemie-Olympiade teil

Vom 21. bis zum 30. Juli 2019 fand in Paris die Internationale Chemie-Olympiade statt. Vier Schweizer Chemietalente aus den Kantonen Tessin, Aargau...