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

BarbaraRoos 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.

 

MarkusMeier 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

Informatik

Stimmen aus dem Girls Camp

Vom 07. bis 14. September trafen sich 14 junge Informatikerinnen in Vaumarcus, Neuenburg, um im Rahmen des "Girls Camp" der Schweizer Informatik-Olympiade (SOI) gemeinsam zu programmieren. Wir haben einige von ihnen gefragt, was sie im Lager gelernt haben, welche Bedeutung die Informatik für ihre Zukunft hat und was sie von Informatik-Angeboten nur für junge Frauen halten.

Wirtschaft

A message to the IEO team from Alexandra Dache

Alexandra Dache, coordinator of academic preparation for the Swiss Economics Olympiad, shares a message to Silvan Thut, Aline Leutwiler, Ana Van der Ree and Dario Ackermann who represented Switzerland at the International Economics Olympiad 2020.

Verband

Wirtschaft

Schweizer gewinnt Bronze an der Internationalen Wirtschafts-Olympiade

Was soll eine Covid-19-Impfung kosten? Wie investiere ich richtig? Mit solchen Fragen beschäftigten sich die Schweizer Teilnehmenden an der diesjährigen Internationalen Wirtschafts-Olympiade, kurz IEO. Vom 8. bis 13. September verbrachten die vier Talente eine Woche an der Universität Bern, um gemeinsam die virtuellen Prüfungen anzutreten.

Philosophie

Eine philosophische Reise

Nachdem das Finale der diesjährigen Philosophie-Olympiade wegen der Pandemie auf einen virtuellen Essaywettbewerb beschränkt war, trafen sich die Finalistinnen und Finalisten Anfang September endlich persönlich. Vier Tage lang reisten sie zusammen durch die Schweiz - auf den Spuren zweier berühmter Philosophen.

Robotik

A final change and 10 new all-girls teams

An article on the website of the World Robot Olympiad talks about how the Swiss Robotics Olympiad is coping with the pandemic - and how they managed to double the number of female participants in one year with their initivative "Mehr Girls in Robotik".

Mathematik

Fünf Ehrenmeldungen für die Schweiz an Mitteleuropäischer Mathematik-Olympiade

«Geographisch getrennt, mathematisch vereint» lautet das Motto der diesjährigen Mitteleuropäischen Mathematik-Olympiade, kurz MEMO. Wegen der Pandemie fand der Wettbewerb online statt. Auf den internationalen Austausch mussten die Schweizer Teilnehmenden trotzdem nicht verzichten. Das Team aus Slowenien stattete ihnen einen Besuch ab.