Warum Hebelgesetz?
Hallo Leute.
Damals (bin jetzt 8. Klasse) in der 7. Klasse (Realschule) hatten wir Mechanik und Kräfte und auch das Hebelgesetz.
Dieses gesetz ist ja logisch und wir benutzen es oft im alltag.
Doch damals wollte ich wissen warum das so ist, und fragte meine Physik Lehrer warum es so ist.
Er sagte, dass man in der realschule nicht das Warum sondern nur die beschreibung des hebelgesetztes lernt und er wollte die frage nicht beantworten.
Mich interessiert es aber immernoch.
Also WARUM funktioniert das hebelgesetz?
Also warum muss man weniger kraft aufwenden, wenn der Kraftarm länger wird?
Also warum ändert der Angelpunkt unsere Kraft?
Gibt es dafür überhaupt deine Erklärung? Nicht nur dass es einfach so ist?
4 Antworten
Vorab:
Er sagte, dass man in der realschule nicht das Warum sondern nur die beschreibung des hebelgesetztes lernt und er wollte die frage nicht beantworten.
Wenn das wirklich die Antwort war hat er nach meiner Meinung den Beruf verfehlt!
Zu Erläuterung:
Es gibt eine "goldene Regel der Mechanik", die besagt, dass die aufgewandte Arbeit durch solche Vorrichtungen wie Hebel, Flaschenzug usw. nicht verringert werden kann sondern gleich bleibt. Die Arbeit ist dabei als "Kraft mal Weg" festgesetzt. Das bedeutet, wenn die Kraft durch die Vorrichtung verringert wird muss der zugehörige Weg, auf dem sie aufgebracht wird, entsprechend länger werden. Bei einem längeren Hebel hat man einen längeren Weg zurückzulegen, daher ist die Kraft dabei geringer.
Das ist ein Grundgesetz des Weltalls: Energie (und das ist gespeicherte Arbeit) kann nicht "aus dem Nichts" erzeugt werden. Wäre das so, würden die Naturgesetze nicht mehr bestehen können. Energieerhaltung ist eine Grundlage der Physik.
Das ist schon eine schwache Antwort. Zumal es hier gar nicht um Energie, sondern um Gleichgewicht und Kräfte geht. Welche Energie meinst du? Die potenzielle Gravitationsenergie wohl kaum. Und von einer Arbeit kann im Gleichgewichtszustand nicht die Rede sein: Arbeit gibt es nur in dynamischen Systemen, nicht in statischen.
Die Erklärung findet man, wenn man den Energieerhaltungssatz durchdenkt.
Wenn du mit einem Hebel ein Gewicht anhebst, dann legt das Ende des Hebels einen gewissen Weg zurück. Wenn man den Hebel verlängert, wird die nötige Kraft geringer, weil man auf einem längeren Weg mit geringerer Kraft die gleiche Energie aufwendet.
Für dich genügt es eigentlich, dass es logisch ist, was willst du mehr als die Antwort,
weil es logisch ist?
Ja das hat er auch erzählt, Aber Warum ist denn das so? Also gibt es eine noch tiefgründigere Erklärung?
Die geleistete Arbeit ist Kraft mal Weg
W = F x s
Nehmen wir an du hast einen Stein, einen Hebel, einen Klotz als Drehpunkt und du drückst am einen Ende den Hebel runter, damit der Stein am anderen (über den Klotz hinweg) angehoben wird, ok?
Ist der Hebel kurz, ist der Weg bis runter kurz, weshalb du viel Kraft aufwenden musst.
Ist der Hebel lang brauchst du viel weniger Kraft - aber entlang eines viel längeren Wegs (geometrisch gesehen beschreibt deine Hand ein Kreisbogensegment mit der Hebellänge diesseits des Klotzes als Radius)...
Ausrechnen kannste das ja jetzt selber... ;o)
Aber doppelte Hebellänge bedeutet halb so viel nötige Kraft usw. ...
Na dann wird's stimmen ;o)
Danke fürs Häkchen, kann's leider nicht zurückgeben ... (Hier nicht Experte genug...)
Hm, ich hoffe, ich blamiere mich hier jetzt nicht völlig ...
Angenommen du sollst einen 50 kg Sack zement tragen. Du schaffst 10 meter, bist dir die Kraft ausgeht. Einen 10 kg Sack dagegen kannst du länger/weiter tragen - bist dir bei 50 Metern die Puste ausgeht.
Das Gewicht "verteilt" sich sozusagen auf die Strecke, wenn die Arbeit (deine Kraftaufwendung) gleich bleibt.
Und umgekehrt genauso, z.B. beim Hebel. Um den 50 kg Sack 10 cm anzuheben, benötigst du eine gewisse Kraft. Machst du das mit einem Hebel, wo der Hebelweg 20 cm beträgt, um das Gewicht 10 cm anzuheben, brauchst du je 10 cm Hebelweg halt nur die hälfte der Kraft (aber in Summe wieder die gleiche, wie ohne Hebel).
Ja das hat er auch erzählt, Aber Warum ist denn das so? Also gibt es eine noch tiefgründigere Erklärung?
Du brauchst Kraft X für die Strecke 10 cm, die das Gewicht angehoben werden soll - ganz egal, wie du es anstellst. Bei unserem Hebel wendest du also die Kraft X auf der gesamten Hebelstrecke von 20 cm an. Bei einer Hebelstrecke von der Hälfte (10 cm), bewegst du das Gewicht auch nur um die Hälfte (5 cm). Also wendest du auch nur die hälfte der Kraft auf.
Ja das hat er auch erzählt, Aber Warum ist denn das so? Also gibt es eine noch tiefgründigere Erklärung?