Ein Hebel ist ein einfaches System zur Kraftübertragung.
Die Regeln, nach denen dieses System funktioniert, heißen das "Hebelgesetz". Es ist ein Teilbereich der Mechanik, die wiederum ein Teilbereich der Physik ist.
Das Hebelgesetz ist bereits in der Antike von dem Gelehrten Archimedes formuliert worden.
Inhaltsverzeichnis
Wusstest du schon, dass …
- der Gelehrte Archimedes gesagt haben soll: "Gebt mir einen festen Punkt im Weltall, und ich hebe die Welt aus den Angeln"?
- eine Schubkarre auf dem Hebelprinzip beruht?
- auch die Muskeln, Knochen und Gelenke unseres Körpers nach dem Hebelprinzip zusammenspielen?
Wie funktioniert ein Hebel?
Ein Hebel besteht aus drei Teilen:
- Der Lastarm: Darauf liegt zB ein Gewicht, das hochgehoben werden soll.
- Der Kraftarm: Daran wird die Kraft angesetzt, mit der das Gewicht auf dem Lastarm gehoben wird.
- Der Angelpunkt: Das ist der Drehpunkt, auf dem der Hebel aufliegt.
Das Hebelgesetz lautet "Kraft mal Kraftarm ist gleich Last mal Lastarm". Nehmen wir an, der Kraftarm sei zwanzigmal so lang wie der Lastarm. Dann kann, wie auf unserem Bild, ein Gewicht von 100 Kilogramm auf dem Lastarm durch ein Gewicht von 5 Kilogramm auf dem Kraftarm gehoben werden.
Hebel im Alltag
Das Hebelprinzip ist die Grundlage für sehr viele Gegenstände, die wir im Alltag verwenden. Einige davon sind:
- Schubkarre: Ein einseitiger Hebel, Last- und Kraftarm sind auf der selben Seite des Angelpunktes, sie sind aber unterschiedlich lang.
- Nussknacker: Auch dieser ist ein einseitiger, doppelter Hebel.
- Wippe auf dem Spielplatz: Wenn zwei unterschiedlich schwere Menschen darauf sitzen, muss die schwerere Person näher am Angelpunkt sitzen.
- Ruder: Hier wird die Kraft am kürzeren Griff angesetzt, das Ruderblatt bewegt sich dadurch mit geringerer Kraft, aber schneller.
- Werkzeuge wie Zange, Schraubenzieher oder Brecheisen beruhen auf der Hebelwirkung.
- Auch der Flaschenzug funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip.