Hydraulische Systeme übertragen Kraft durch Flüssigkeit — Ingenieurwesen, 11–13
Ein Druck auf einen kleinen Kolben kann in einer eingeschlossenen Flüssigkeit Druck erzeugen und auf einen breiteren Kolben eine größere Kraft ausüben.
Druck kann sich durch eine Flüssigkeit übertragen
In einem hydraulischen System ist eine Flüssigkeit in Rohren oder Zylindern eingeschlossen und kann nicht einfach seitlich entweichen. Wenn du auf einen Kolben drückst, drückst du die Flüssigkeit und erzeugst überall in ihr Druck. Dieser Druck kann einen anderen, weit entfernten Kolben bewegen.
Warum Ingenieurinnen und Ingenieure Hydraulik verwenden
Manche Maschinen brauchen auf kleinem Raum einen starken, gleichmäßigen Druck. Ein hydraulisches System kann Kraft durch flexible Rohre übertragen und sie mit einem größeren Kolben verstärken. Dafür muss sich der kleine Kolben weiter oder öfter bewegen, und das System muss dicht bleiben.
Eine hydraulische Hebebühne mit Zahlen
Ein kleiner Kolben hat eine Fläche von 2 Quadratzentimetern, ein großer von 20. Ein Druck von 30 Newton erzeugt 30 ÷ 2 = 15 Newton pro Quadratzentimeter. Der große Kolben erhält 15 × 20 = 300 Newton, wenn Reibung nicht berücksichtigt wird.
Eine größere Kraft bedeutet einen kleineren Weg
Es ist leicht, sich eine größere Ausgangskraft ohne Gegenleistung vorzustellen. Der Irrtum ist verständlich, weil der große Kolben sichtbar stärker drückt. Doch hydraulische Systeme erhalten die Energie ungefähr: Hat der Ausgangskolben die zehnfache Fläche, bewegt er sich bei derselben Eingabebewegung etwa ein Zehntel so weit.
Bremsen und Hebemaschinen
Autobremsen verwenden Hydraulikflüssigkeit, um den Druck vom Pedal zu den Bremsbelägen an den Rädern zu übertragen. Werkstätten nutzen hydraulische Hebebühnen, und Bagger bewegen schwere Arme mit Hydraulikzylindern. Solche Systeme funktionieren nur gut, wenn es keine größeren Lecks und keine eingeschlossene Luft gibt.
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