Frage von roromoloko, 54

Kann mir jemand diese Abbildung erklären - Hebel?

Im Anhang...

Ich verstehe die Abbildung (Winkelhebel) gar nicht.. Also irgendwie wirken die Kräfte auf verschiedene Angriffpunkte.. Mehr verstehe ich auch nicht.. Wieso liegt r1 z.B. so schräg?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von PWolff, Community-Experte für Mathe, Mathematik, Physik, 17

Die Kräfte wirken schräg auf den Hebel.

Wenn die Kraft orthogonal (rechtwinklig / senkrecht) am Hebel angreift, trägt sie komplett zum Drehmoment bei; oder - anders betrachtet - trägt der Hebelarm (zwischen Drehpunkt und Kraftangriffspunkt) komplett zum Drehmoment bei.

Wenn Kraft und Hebelarm nun aber schräg zueinander stehen, trägt jeweils nur ein Teil von Kraft bzw. Hebelarm zum Drehmoment bei. Und zwar derjenige Teil, der orthogonal zum Hebelarm ist, bzw. der orthogonal zur Kraft ist.

Wir können uns aussuchen, ob wir den Hebel als vorgegeben betrachten und die Kraft als schräg oder ob wir die Kraft als vorgegeben betrachten und den Hebel als schräg.

In derr Zeichnung werden die Kräfte als vorgegeben behandelt und die Hebelarme als schräg.

r1 ist der Teil des Hebelarms, der orthogonal zu F1 ist. Du kannst r1 entlang der parallelen Linien, die r1 begrenzen, parallel verschieben. Vermutlich wird die Zeichnung etwas klarer, wenn du r1 so verschiebst, dass r1 am Drehpunkt beginnt.

Entsprechend für r2 und F2 sowie r3 und F3.

Die Zeichnung ist didatkisch ungeschickt - nach den oberen beiden Teilen sollte ein Teil folgen, in dem der Hebel gerade ist und die Kräfte schräg angreifen, und ein Teil, in dem der Hebel gewinkelt ist und an jeden der beiden Hebelarme eine Kraft wirkt, die orthogonal zum jeweiligen Hebelarm ist. Danach erst sollte die dritte Teilzeichnung folgen.

Kommentar von roromoloko ,

Sind Hebelarm und Kraft stets orthogonal zueinander?

Kommentar von PWolff ,

Nein.

In der 3. Teilzeichnung ist keine der 3 Kräfte orthogonal zu dem Hebelarm, an dem sie angreift.

Der wirksame Anteil des Hebelarms steht aber immer orthogonal auf der jeweiligen Kraft.

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 8

Der Hebelarm steht immer senkrecht auf der Kraft.

Man muss dazu den Kraftvektor einfach verlängern und der senkrechte Abstand, mit dem die Verlängerung der Kraft am Drehpunkt vorbeigeht, ist dann der Hebelarm.

In deiner Skizze wird F1 nicht bis zum Drehpunkt verlängert, was einfacher zu durchblicken wäre. Damit r1 in der Zeichnung oben steht, wurde statt dessen eine Parallele zu F1 durch den Drehpunkt gelegt und dann der Abstand zur Kraftverlängerung gemessen. Das führt zum selben Ergebnis ist bloß etwas verwirrender.

Antwort
von Hauptschule11, 17

Sieht in der Tat komisch aus. Ich vermute die R stehen immer quer zur Achse und sollen nur illustrieren dass die Kräfte nicht senkrecht auf den Balken stehen.

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