PhysProf - Balkenwaage - Hebelwaage - Masse - Drehmoment - Schwerpunkt - Gewicht

Fachthema: Balkenwaage

PhysProf - Mechanik - Ein Programm zur Visualisierung physikalischer Sachverhalte mittels Simulationen und 2D-Animationen für die Schule, das Abitur, das Studium sowie für Lehrer, Ingenieure und alle die sich für Physik interessieren. Neben dem Einsatz zur Durchführung wissenschaftlicher Untersuchungen kann es als Lernsoftware für Schüler der Oberstufe eingesetzt werden.

Online-Hilfe für das Modul 
zur Untersuchung des Wirkungsprinzips der Balkenwaage.

Dieses Teilprogramm ermöglicht die Durchführung interaktiver Analysen zu diesem Fachthema und eine Untersuchung der entsprechenden physikalischen Sachverhalte.

 

 

Durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Schaltfläche können Sie eine kostenlose Demoversion des Programms PhysProf 1.1 herunterladen.

Das Unterprogramm [Mechanik II] - [Balkenwaage] ermöglicht es, das Wirkungsprinzip der Balkenwaage zu analysieren.

Eine Balkenwaage ist eine Wiegevorrichtung, welche aus einem horizontal angeordneten Balken besteht, der beweglich an einer waagrechten Achse gelagert ist.

Der Schwerpunkt des Gestänges der Balkenwaage liegt unterhalb des Drehpunkts.

Es gelten prinzipiell folgende Zusammenhänge:
 

Bedingung für das Momentengleichgewicht:

Es sind:

m,Dm,m_B: Masse [kg]

l: Lastarm [m]

M1 (links), M2 (rechts), MB (Gestänge): Drehmomente [Nm]

x_s: Horizontaler Abstand des Schwerpunkts vom Drehpunkt [m]

g: Fallbeschleunigung [m/s²]

s: Länge des Gestänges [m]

α: Neigungswinkel des Lastarms in °
 

Wird die Waage ungleich belastet, so verlagert sich der Schwerpunkt so lange bis das Drehmoment der Last und das Drehmoment des Schwerpunkts ausgeglichen wird. Die Bilanz der Drehmomente zeigt, von welchen Parametern die Empfindlichkeit der Waage abhängt.
 

Programmbedienung

Durch die Bedienung der zur Verfügung stehenden Rollbalken Masse m1, Masse m2, Masse m_B, Länge l und Länge s können Sie die beiden außen angehängten Massen m1 und m2, die in der Mitte angehängte Masse m_B, die Länge des Waagebalkens l sowie die Länge s des grün markierten Balkens verändern.

Das Programm ermittelt bei jeder Zustandsänderung die aktuellen Werte für die wirksamen Drehmomente M1, M2 und MB und gibt den Neigungswinkel des horizontal angeordneten Balkens aus.
 

Eine kleine Übersicht in Form kurzer Beschreibungen und Bilder über einige zu diesem Fachthemengebiet implementierte Unterprogramme kann unter Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Mechanik aufgerufen werden.
 

Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter Wikipedia - Balkenwaage zu finden.
    

Nachfolgend finden Sie ein Video zu diesem Fachthema, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks
auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.

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