Theorie:
Einfache Mechanismen, Hebel
Ist es möglich, die Erdkugel aufzuheben?
Der berühmteste altgriechische Wissenschaftler Archimedes beantwortete diese Frage vor \(2000\) Jahren folgendermaßen:
Gib mir einen festen Punkt, und einen Hebel, der lang genug ist, und ich bewege die Erde.
Der einfachste Mechanismus, mit dessen Hilfe man schwere Gegenstände aufheben und bewegen kann, ist der Hebel.
Der Angelpunkt (auch Drehpunkt) der Stütze teilt die Hebelstange in zwei Hebelarme.
Der Angelpunkt kann zwischen den Hebelarmen \((1)\) oder auf einem Hebelarm liegen \((2)\).
Im Fall \((1)\) spricht man von einem zweiseitigen Hebel, im Fall \((2)\) von einem einseitigen Hebel.
Der Hebel ist im Gleichgewicht, wenn das Drehmoment auf der linken Seite des Hebels dem Drehmoment auf den rechten Seite des Hebels entspricht.
, wo und die wirkenden Kräfte sind, und , die Längen der Kraftarme.
Wenn der Hebel im Gleichgewicht ist, sind die angelegten Kräfte umgekehrt proportional den Kraftarmen:
Man kann anhand des Hebels schwere Gegenstände aufheben, indem man nur wenig Kraft anlegt.
Die Größe der Einsparung der Kraft entspricht dem Verhältnis der Längen der Hebelarme.
Hebel sind kraftumformende Einrichtungen. Sie dienen häufig dazu, mit kleinen Kräften größere Kräfte hervorzurufen. Sie werden z.B. bei Scheren, Brechstangen, Schraubenschlüsseln, oder Flaschenöffnern genutzt.
