Hebel
Ein Hebel ist ein starrer Stab oder eine Stange, welche an einem Gelenk befestigt ist. Der Hebel verstärkt die Kraft der Bewegung. Das beste Beispiel ist die Kneifzange. Dort, wo unsere Hand liegt, sind die Hebel lang. Vorne bei der Klinge sind sie kurz. So verstärkt sich die Kraft unserer Hand, wenn wir beispielsweise einen Draht abkneifen.
Hebel sieht man überall. Bei vielen Hebeln ist uns die Kraftverstärkung aber gar nicht bewusst. Wir benutzen sie einfach, wenn wir eine Tür öffnen, eine Fahrradbremse betätigen oder einen Wasserhahn aufdrehen. Trotzdem wird die Hebelwirkung, also die Verstärkung von Kräften, beim Betätigen des Hebels ausgenutzt.
Die physikalischen Grundlagen dazu werden als Hebelgesetze bezeichnet. Sie wurden bereits in der Antike durch Archimedes beschrieben. Die meisten Menschen wissen aber aus Erfahrung, wie sie einen Hebel anwenden müssen. Das geht auch, wenn sie die Theorie dahinter nicht verstehen.
Wie funktioniert das mit der Hebelwirkung?
Am anschaulichsten lässt sich die Hebelwirkung an einer Wippe erklären: Wenn zwei Kinder etwa gleich schwer sind, so setzen sie sich gleich weit vom Drehpunkt auf die Wippe. Man sagt, die Wippe ist im Gleichgewicht. Verlagert nun ein Kind sein Gewicht etwas nach innen und das andere etwas nach außen, so ändern sich die Abstände der Gewichtskräfte zum Drehpunkt. Das Kind, das sich nach vorne lehnt, bewegt sich nun nach oben, weil sein Gewicht weniger Einfluss hat. Das andere Kind bewegt sich nach unten. Anstatt sich mit den Füßen am Boden abzustoßen, könnten sich die beiden Kinder auch einfach abwechselnd vor- und zurücklehnen.
Sind die Kinder unterschiedlich schwer wie auf dem Bild rechts, dann müssen sie verschiedene Abstände zum Drehpunkt wählen, um gut wippen zu können. Eine Wippe bezeichnet man auch als zweiseitigen Hebel, da die Kräfte auf zwei Seiten vom Drehpunkt angreifen.
Ein anschauliches Beispiel für einen einseitigen Hebel ist eine Schubkarre, mit der ein Bauarbeiter schwere Steine transportiert. Der Drehpunkt ist das Schubkarrenrad. Die Kraft des Bauarbeiters und das Gewicht der Steine wirken auf derselben Seite des Drehpunktes. Da der Bauarbeiter aber einen längeren Hebelarm zum Drehpunkt hat als die Steine, kann er ein Gewicht transportieren, das ihm sonst zu schwer wäre.
Bereits Archimedes sagte: „Gebt mir einen ausreichend langen Hebel und ich werde die Welt aus den Angeln heben.“
Mit dem Hebel am Wasserhahn stellen wir die Wassermenge und die -temperatur ein.
Am Fenstergriff nutzen wir die Hebelwirkung, auch an der Türklinke.
Der Schalthebel eines Autos
Ohne die Hebelwirkung der Schubkarre könnte der Mann das Kälbchen nicht so leicht transportieren.
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