Hebel erleichtern das Arbeiten
Hebel sind faszinierende physikalische Werkzeuge, die nicht nur in der Mechanik, sondern auch im Alltag eine bedeutende Rolle spielen. Ihre intelligente Konstruktion ermöglicht es, mit geringer Kraftaufwendung große Lasten zu bewegen und somit das Arbeiten erheblich zu erleichtern.
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Hebelarten
Eine Wippe ist ein sogenannter zweiseitiger Hebel. Bei einem zweiseitigen Hebel befindet sich der starre Körper auf beiden Seiten des Drehpunkts.
Eine Balkenwaage ist ein zweiseitiger Hebel. Wenn auf beiden Seiten des Drehpunkts dieselbe Kraft wirkt, dann ist der Hebel im Gleichgewicht. Eine Schnellwaage ist ein ungleicharmiger, zweiseitiger Hebel.
Bei einem einseitigen Hebel greifen die Kräfte vom Drehpunkt aus auf derselben Seite an.
Hebelgesetz
Der zweiseitige Hebel ist dann im Gleichgewicht, wenn das Produkt aus Kraft $$\cdot$$ Abstand vom Drehpunkt auf beiden Seiten gleich ist.
Balanceakt
Balanceakt wird von PhET, University of Colorado Boulder zur Verfügung gestellt.Nehmen wir an, ein Kind sitzt auf einer Wippe. Wohin muss sich ein Erwachsener auf der anderen Seite setzen, damit die Wippe ins Gleichgewicht kommt? Dafür gilt Folgendes:
Das Kind ist die Last und den Teil des Hebels, auf dem das Kind sitzt, nennt man Lastarm. Der Erwachsene ist die Kraft und den Teil des Hebels, auf dem der Erwachsene sitzt, nennt man Kraftarm. Das Hebelgesetz lautet:
oder
So verteilen sich die Kraftverhältnisse zum Beispiel bei einer Beißzange:
Das Hebelgesetz gilt natürlich auch für einseitige Hebel.
Das bedeutet: Mit einem Hebel kann man sich zwar Kraft ersparen, man muss aber am längeren Hebelarm einen größeren Weg in Kauf nehmen.
Diese Erkenntnis wird als Goldene Regel der Mechanik bezeichnet.
Hebel nennt man in der Physik auch einfache Maschinen, weil man sich mit ihnen Kraft ersparen kann.