Hebel erleichtern das Heben — Physik, 7–10 Jahre
Ein Hebel ist eine feste Stange, die sich um einen festen Punkt dreht. Wenn man ein Ende bewegt, kann man am anderen Ende etwas leichter heben oder verschieben, besonders bei gut gewähltem Drehpunkt.
Eine Stange, die sich dreht
Ein Hebel hat drei wichtige Teile: eine feste Stange, eine Last und einen Drehpunkt. Drückt man eine Seite nach unten, steigt die andere. Der Drehpunkt beseitigt die Arbeit nicht, aber man kann oft mit weniger Kraft über einen längeren Weg arbeiten.
Warum einen Hebel benutzen?
Menschen erfanden Hebel, um schwere Dinge zu bewegen, die sie mit den Händen kaum heben konnten. Ein langer Griff bringt den Druck weiter vom Drehpunkt weg und kann die Last stärker drehen. Darum hebt ein Brecheisen einen Stein und ein Flaschenöffner einen Deckel.
Einen Stein heben
Ein Stein wiegt 60 N. Lege eine 2 m lange Stange darunter, mit dem Drehpunkt 0,5 m vom Stein entfernt. Drücke am anderen Ende, 2 m vom Drehpunkt entfernt. Weil dieser Hebelarm viermal länger ist, kann ein Druck von 15 N den 60-N-Stein ausgleichen und anheben.
Leichter bedeutet nicht ohne Arbeit
Es kann wirken, als erzeuge ein Hebel zusätzliche Kraft oder lasse Arbeit verschwinden. Das ist verständlich, wenn ein kleiner Druck einen schweren Gegenstand bewegt. Tatsächlich legt das gedrückte Ende meist einen längeren Weg zurück als die Last: Weniger Kraft wird gegen mehr Bewegung getauscht.
Hebel überall um uns herum
Scheren, Zangen, Pinzetten, Schubkarren und Wippen nutzen Hebel. Ihre Teile sind unterschiedlich angeordnet, doch alle haben eine Stange oder einen Arm, der sich um einen Punkt dreht. Die Konstruktion legt den Drehpunkt so, dass Schneiden, Greifen, Heben oder Balancieren gut gelingt.
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