Planung des Bienenhaus

Wir arbeiten gerade an einem Plan für das Bienenhaus. Wir haben mittlerweile eine Skizze des Grundrisses und werden innerhalb der nächsten Leitstudien-Stunden die Planung vollenden und versuchen dannach die wichtigsten Punkte vom Plan auf das Gelände in die Wirklichkeit zu übertragen. Danach werden wir entscheiden ob wir Erde abtragen müssen. Entschprechend muss auch der Plan angepasst werden (siehe weiter unten).

Plan unseres Bienengarten Hauses

Grundriss unserer Hütte
Ο = Ein Betonpfeiler

10 Betonpfeiler für den Boden

á 0,2 m3 Beton => 2m3 Beton
 

Rahmenmaße
Seitenriss der Stützen unserer Hütte

Hebelgesetz

Das Hebelgesetz

Am Beispiel einer Waage ist das Hebelgesetz leicht zu verstehen. Die Waage bleibt im Gleichgewicht, wenn das Produkt aus Kraft mal Abstand vom Drehpunkt auf beiden Seiten gleich ist. Daraus folgt das Hebelgesetz:
Kraft · Kraftarm = Last · Lastarm
F1 · r1= F2 · r2
Kräfte an der Waage

Die Begriffe Kraftarm und Lastarm sind missverständlich, wenn man nicht mit Sicherheit sagen kann, welches nun die Last und welches die (die Last bewegende) Kraft ist. Wenn man sie stattdessen mit Hebel 1, Hebel 2 usw. bezeichnet,  kommt man ebenso zum Ziel.

Masse, Gewichtskraft, Gewicht und über Newton

Masse
Die Masse ist eine absolute Größe und ist überall gleich.
Wenn ein Ball auf der Erde eine Masse von 2 kg hat, dann hat er überall diese Masse (die Masse wird in kg ausgedrückt).
Gewichtskraft
Die Gewichtskraft gibt an, wie schwer der Gegenstand scheint
(sie ist eine relative Größe).
Wenn der Ball auf der Erde 2kg wiegt, dann er zwar auf dem Mond auch eine Masse von 2kg, aber er scheint leichter wegen der geringeren Gewichtskraft.
Die Gewichtskraft rechnet mann durch die Formel F=m*a aus.
(F=Force (Kraft) m=Masse a=Fallgeschwindlichkeit).
Gewicht
Das Gewicht wird in kg angegeben. „Gewicht“ ist in der Physik aber kein klar definierter Begriff. In der Physik gibt nur die Masse und die Gewichtskraft (wie oben beschrieben).
Newton
Sir Isaac Newton war ein Englischer Physiker und entdekte, dass nicht nur die Erde eine Schwerkraft hat, sondern jeder Gegenstand, aber bei z.B. einem Apfel, kann man diese Kraft wegen der geringen Mass nicht spüren.
Alles was sich Newton dazu überlegt hat, verpackte er in einem Merksatz

Merksatz:
Die Schwerkraft zwischen 2 Körpern ist anziehend und umso größer,je größer die Masse der Körpern ist. Die Schwerkraft nimmt mit Abstandder Körper zueinander ab: Bei dem doppeltem Abstand ist die Kraft nurmehr ein Viertel so groß.

Kräfte

Kräfte:
Zunächst einmal etwas Simples:  Bewegende Objekte wollen immer in Bewegung bleiben und ruhende Objekte wollen immer ruhend bleiben.
Newton:
So! Habt ihr schon mal was von Newton gehört? Auf jeden Fall, hier ist die Erklärung:
1 Newton ist jene Kraft, die man benötigt, um 1kg Masse 1 sek. lang zu bewegen, so dass sie 1 m/s zurück legt.
Angriffspunkt:
Lasst uns ein Experiment zu dem Angriffspunkt zusammen machen! Nehmt euch einen Stuhl. Wenn ihr jetzt an dem oberen Ende des Stuhles anzieht, kippt er! Wenn ihr unten anzieht rutscht er in die Richtung in die ihr zieht. Man sieht, dass der Angriffspunkt der Kraft ausschlaggebend dafür ist, wie sich der Gegenstand, auf den die Kraft einwirkt, bewegt.
 
 
Gegenkraft:
Wir haben es fast geschafft! Es fehlt nur noch die Gegenkraft. Also jedes Objekt hat eine Gegenkraft! Wenn ihr auf einen Tisch drückt drückt er gegen euch. Somit bleib eure Hand auf der Tischplatte.

Über Rollen und Flaschenzüge

Der Flaschenzug –
lose und feste Rollen

Der Flaschenzug

… ist ein System womit man schwerere Dinge leichter hochheben bzw. hochziehen kann.
Man kann den Kraftaufwand zum Hochziehen reduzieren, indem man Rollen zum Flaschenzug hinzufügt. Allerdings: je mehr Rollen man hat, desto mehr Seil muss gezogen werden.
Das heißt :
4 Rollen =jeder Strang trägt 25% des Gewichts – man muss also nur mit 25% der Gewichtskraft am Seil anziehen, braucht aber den 4-fachen Weg (d.h. man muss viermal soviel Seil ziehen, als bei einer einfachen festen Rolle).
6 Rollen= jeder Strang trägt 16,6% des Gewichts. D.h. nur 16,6% des Gewichtes, aber 6 mal soviel Seil.
Eine feste Rolle ist so befestigt, dass sie ihre Position während der Benutzung nicht ändert. Mittels fester Rollen werden Kräfte umgelenkt. Es muss also eine gleich große Kraft aufgewendet werden. Wir haben bei einer festen Rolle also keine Kraftersparnis. Manchmal ist es jedoch einfacher eine Kraft in eine andere Richtung aufzubringen. Die folgende Grafik zeigt eine feste Rolle sowie die mathematischen Zusammenhänge.
Lose Rollen:
Lose Rollen liegen in der Seilführung und werden vo
m Seil getragen. Jeder der beiden Teile des Seils, die die lose Rolle einschließen, nimmt 50% der Kraft auf. Auf diese Weise lässt sich eine Last mit dem halben Kraftaufwand heben. Allerdings ist der Zugweg dabei doppelt so lang.

Auch hier gilt also wieder das „Goldene Gesetz der Mechanik“:
Was man an Kraft spart, muss man an Weg zusetzen.
Dieses Gesetz gilt für alle kraftumformenden Einrichtungen. Sie wurde vor ca. 400 Jahren von dem italienischen Naturwissenschaftler GALILEO GALILEI (1564-1642) formuliert.

Die Reibung

Die Reibung
Wenn man einen Ball einmal anstöst würde er – in einem idealen, reibungsfreien System – für immer weiterrollen. Aber da es in einem realen System immer Reibung gibt, bleibt der Ball nach einiger Zeit liegen.
Reibung entsteht, wenn sich zwei Körper berühren. Dadurch, dass die Oberflächen von Körpern oft glatt aussehen, aber in Wirklichkeit nie glatt ist, kommt es zur Reibung.
Es gibt drei Arten von Reibung.

Bevor sich der Holzkotz (im Bild oben) in Bewegung setzt, ist der Ausschlag des Newtonmeters (der Federwaage) am größten. Diesen Effekt nennt man dann Haftreibung.
Wenn der Klotz in Bewegung ist, nimmt die Reibungskraft ab. Hier spricht man von  Gleitreibung.
Am geringsten ist die Reibung, wenn man Rollen unter den Klotz legt. Diesen Fall nennt man Rollreibung.
Reibung kann auch sehr nützlich sein, z.B. beim Autofahren wegen der Bodenhaftung der Reifen (besonders wichtig beim Bremsen), beim Radfahren – mit Hilfe der Gleitreibung zwischen den Bremsbacken und der Felge kann kann man bremsen usw.
Formeln:
Gewichtskraft
Fg= m*g
Gewichtskraft ist gleich Masse mal Anziehungskraft (auf der Erde ist das die Erdbeschleunigung = 9,81 m/s²
Kräfteparallelogramm: