Waagerechter Hebel + Haftreibung
Ich habe eine Tür und darunter einen Boden mit sehr geringer Haftreibung. Wo müsste ich z.B. eine volle Plastikflasche an der Tür hinstellen damit sich bei einem Durchzug in der Wohnung die Tür nicht schließt bzw. die Flasche den größtmöglichen Widerstand ausübt?
Soweit ich das verstehe ist die Tür ja ein einseitiger Hebel und der Wind drückt gleichmäßig auf die Tür aber da es sich hier um einen "waagerechten" Hebel und noch um die Kombination mit Haftreibung handelt weiß nicht wie ich ansetzen soll.
Eine Antwort wäre sehr hilfreich. Danke im Voraus :)
9 Antworten
Hebelgesetz: "Kraft x Kraftarm = Last x Lastarm". So: Wind & Tür ist auf der einen Seite (wie groß o.ä. sei mal schnuppe, und die Last (Masse der Wasserflasche) ist konstant) - das einzige, was sich "ändern" kann ist der Lastarm (Ort der Flasche), je größer dieser ist, desto besser - und der Lastarm wird ab dem Drehpunkt gemessen. Also muss die Flasche möglichst weit weg von der Scharnierseite der Tür. Weiter: Haftreibung: je größer diese ist desto mehr Wind ist nötig - aber unabhängig davon ist der "beste" Ort für die Flasche auf jeden Fall ganz außen.
Ist zwar für mich etwas kontraintuitiv aber macht Sinn. Danke :)
theoretisch natürlich an der Türaußenkante (wo der Griff ist) weil dort der hebel am größten ist. Praktisch ist das natürlich eine schlechte lösung. Die Reibung gegen eine Kunststoffflasche ist gering, Wasser als Inhalt bringt wenig Masse und damit wenig Reibung und eine hohe schlanke Flasche neigt bei höherer Reibung eher zum Kippen und anschließendem Rollen...
die Lösung "kunststoffwasserflasche ganz nach außen" ist daher lediglich die beste Variante einer echt miesen Lösung.
Sinniger wären, - Keil unter der Tür (die Horizontale türbewegung, erhöht damit die Klemmkraft) - verklemmen der Tür gegen den Rahmen (kann man je nach geometrie auch mit einer Wasserflasche erreichen, dann sünde die Flasche zwar am schlechtesten Punkt, bezogen auf den Hebel, nur da sie nicht mittels Reibung wirkt, braucht sie auch kein Hebel) - Zugband oder Druckstütze gegen die Tür (zb eine schnurr vom Türgriff zu einem Haken in der Wand
eine Wasserflasche stellt nie eine gute Sicherung dar wenn man sie verbessern will, sollte man zB sandpapier daran befestigen (damit die Reibung größer wird) und die masse erhöhen, zB durch Füllung mit Sand).
Du hast das größte Drehmoment (=Kraft bei Drehbewegungen), wenn du die Flasche am weitesten vom Drehpunkt (Türschanier) entfernt aufstellst. Dadurch, dass du sie am weitesten vom Drehpunkt entfernt aufstellst, hast du einen großen Hebelsarm geschaffen. Das Drehmoment ergibt sich aus Kraft mal Hebelsarm.
FWind_Schwerpunkt * AbstandZurDrehachse_A = FFlasche_Angriffspunkt * AbstandZurDrehachse_B
AbstandZurDrehachse_B = FWind_Schwerpunkt * AbstandZurDrehachse_A / FFlasche_Angriffspunkt
Nun als Ungleichung:
AbstandZurDrehachse_B > FWind_Schwerpunkt * AbstandZurDrehachse_A / FFlasche_Angriffspunkt
der arbeitsweg der hebelkraft ist außen am längsten. daher ist das der beste platz.