Die schwachen Tauzieher

Kraft Kräfteparallelogramm

Der Vektorcharakter der Kraft kann beim Tauziehen spürbar gemacht werden.

Abb. 1

Material

langes, zugfestes Seil

Aufbau und Durchführung

Zwei Assistenten spannen mit aller Kraft ein Seil wie beim Tauziehen. Dennoch gelingt es einer dritten Person, das Seil in der Mitte auf den Boden zu drücken.

Erklärung

Wie man dem Kräfteparallelogramm in Abbildung 1 entnehmen kann, müssen die tauziehenden Assistenten jeweils eine Kraft  bzw. aufbringen, deren Beträge größer als der Betrag der vertikal nach unten gerichteten Kraft sind, um diese von der dritten Person aufgewandte Kraft  zu kompensieren. Mit und den Annahmen, dass ein Seil der Länge l in der Mitte von der dritten Person auf den Boden gedrückt wird, so dass der Abstand zwischen dem Boden und der Höhe, in der die Tauzieher das Seil halten, h beträgt, gilt:

Legen sich Assistent 1 und Assistent 2 mit ihrer ganzen Masse von z.B. jeweils 80 kg in das 10 m lange Seil, das sie in 1 m Höhe über dem Boden halten, so ergibt sich mit diesen Werten () der Kraftbetrag , was einer Masse von lediglich ca. 32 kg entspricht.

Bemerkungen

Meist taucht die Grundlage dieses Experiments in einer Aufgabe auf, in der die Kräfte berechnet werden sollen, die eine Straßenlaterne, die an einem quer über eine Straße gespannten Draht aufgehängt ist, auf Grund ihres Gewichtes in den Verankerungen an den Häuserfronten angreifen lässt. An solch eine Aufgabe (oder das natürlich interessantere Selbstexperiment mit dem Seil) kann die Frage angeschlossen werden, was für Konsequenzen die wahrscheinlich mit etwas Verwunderung aufgenommene Gesetzmäßigkeit über das Verhältnis der Lastkraft zu den Seilkräften für das Aufspannen von z.B. Hochspannungsleitungen oder jedes anderen schnurartigen Gegenstandes mit Eigengewicht hat.

Es ist darauf zu achten, dass den notorischen Verletzungen beim Tauziehen (aufgeschlagene Hinterköpfe, geprellte Steißbeine und vom durchrutschenden Seil gehäutete Hände), eventuell schon bei der Auswahl der Assistenten, ansonsten aber durch zwei Paar dicke Handschuhe sowie Wegräumen kantiger Gegenstände (oder am besten: Durchführung des Experiments im Freien) vorgebeugt wird. Hinter die „Tauzieher“ kann jeweils ein Helfer platziert werden, der notfalls den Fall nach hinten dämpft.

Literatur

Melenk, H.; Runge, U.: Verblüffende physikalische Experimente, Aulis Verlag Deubner & Co.KG, Köln 1991