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Leichtere Last
am Ende des
langen Arms
Schweres
Gewicht für
die Kraft
Drehpunkt
Den Abstand (das Hebelverhältnis) erhöhen und damit die Geschwindigkeit, mit der die Arbeit getan
wird. Hierfür ist ein zweiseitiger Hebel oder ein Winkelhebel mit einem langen Lastarm und einem kurzen
Kraftarm erforderlich. Beispielsweise wurden im Mittelalter Vorrichtungen, bekannt als Katapulte, benutzt,
um damit während einer Belagerung schwere Steine gegen eine Burgmauer zu werfen.
Das Katapult war ein riesiger zweiseitiger Hebel, bei dem der Drehpunkt näher an dem Punkt lag, an dem
die Kraft ausgeübt wurde. Eine hohe Kraft wurde über eine kleinere Strecke nach unten angewandt, dies
hatte zur Folge, dass der lange Lastarm des Katapults mit hoher Geschwindigkeit 6 Meter oder mehr nach
oben bewegt wurde. Diese Bewegung schleuderte die kleine Last mit noch höherer Geschwindigkeit über
eine große Entfernung. Katapulte verursachten enorme Schäden, weil sie in der Lage waren, Steine mit einer
Geschwindigkeit von mehr als 160 km/h gegen Burgmauern zu schleudern.
Die Ruder bei einem Ruderboot (zweiseitiger Hebel), eine Angel (Winkelhebel) und ein Hockeyschläger
(Winkelhebel) arbeiten nach dem gleichen Prinzip.
Unter http://de.wikipedia.org/wiki/Katapult findet man Fotos und Erklärungen zum Thema Katapult.
http://www.youtube.com/watch?v=lmnj7yjkma8&feature=related Hier findet man ein Video zur Funktion
des Katapults.
Das Hebelgesetz bezeichnet die Beziehung zwischen Kraft, Widerstand und Entfernung vom Drehpunkt. Dieses
Gesetz besagt, dass ein Hebel im Gleichgewicht ist, wenn:
Kraft x Abstand zum Drehpunkt = Widerstand (Last) x Abstand vom Drehpunkt
oder
F
K
x l
K
= F
L
x l
L
Dabei gilt*: F
K
= Kraft F
L
= Last
l
K
= Länge des Kraftarms l
L
= Länge des Lastarms
* Die Formelelemente für Kraft- und Lastarm können variieren. Bitte ändern Sie die Formel entsprechend
Ihrem Lehrplan ab.
Mit Hilfe dieser Formel kann man ermitteln, wie für den jeweiligen Hebel das Gleichgewicht hergestellt werden
kann. Beispiel:
Im Fall des zweiseitigen Hebels (siehe Fig. 1) haben die angewandte Kraft und die Last den gleichen Abstand
zum Drehpunkt. Das Heben der Last erfordert einen Kraftaufwand, der gleich ist mit dem Gewicht der Last.
Kraft
Fig. 1
Last
Drehpunkt
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