Potenzflaschenzug

Kurzbeschreibung:

In diesem Experiment wird der Vergleich von Last und Kraft sowie von Lastweg und Kraftweg anhand eines Potenzflaschenzugs gezeigt. Weiters werden Messungen zur quantitativen Ermittlung von aufgewendeter Kraft und Kraftweg bei konstantem Lastweg bei verschiedenen Lasten durchgeführt. 
Material:
  • 3 gleich große Rollen
  • 4 Aufhängepunkte
  • 6 Massenstücke zu je 50 g
  • 2 Fäden (0.5 m, 1 m Länge)
  • 1 Federwaage (2N)

Aufbau:


 
Wird der Versuch mittels Magneten an einer Tafel aufgebaut, ist es möglich die Last- und Kraftwege gut sichtlich aufzuzeichnen. 
Das Ende des Fadens wird an die Federwaage geknüpft und diese an einem weiteren  magnetischen Aufgängepunkt fixiert.

Durchführung:

Verschiedene Lasten L: 2N; 2,5N; 3N werden stets den gleichen Lastweg sL: 10 cm hochgezogen, mittels Federwaage wird die Zugraft F bestimmt, der Kraftweg sF wird markiert.
 

Auswertung:

Wird die Last L hochgezogen, so beträgt die aufgewendete Kraft F bei einem Potenzflaschenzug aus 2 beweglichen Rollen ein Viertel der Last: 
 

F = 1/4 L
 
Der Kraftweg sF ist viermal so groß wie der Lastweg sL: 
 
sF = 4 s

Aus dem Experiment ergeben sich für einen Potenzflaschenzug bestehend aus 2 beweglichen Rollen folgende Werte: 
 
Last L [N] 2 2,5 3
Lastweg sL  [cm] 10 10 10
Kraft F [N] 0,3 0,4 0,6
Kraftweg sF [cm] 40 40 40
Kraft x Kraftweg  (experimentell) [Ncm] 12 16 24
Kraft x Kraftweg  (berechnet) [Ncm] 20 25 30
Last x Lastweg [Ncm] 20 25 30

Physikalischer Background:

Für einen Flaschenzug gilt das Hebelgesetz: 
 

Kraft mal Kraftarm = Last mal Lastarm

 
Bei einem  Potenzflaschenzug mit n beweglichen Rollen kann über eine feste Rolle das Geichgewicht mit einer Kraft 
 

 hergestellt werden. 
by Evelyn Hieble '2000