Hebelgesetz

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Hebelgesetz - Verschiedene Fälle

Das Hebelgesetz

Hier findet ihr eine Erklärung zum Hebelgesetz.

Bitte alle Videos anschauen, da sie ineinander übergehen!

Hebelgesetz 1/3
Hebelgesetz 2/3
Hebelgesetz 3/3

Das Hebelgesetz Einleitung

hallo und herzlich willkommen zu einer Kleinserie zum Thema Hebelgesetz. Wir beschäftigen uns in diesem Videos jetzt also mit Hebeln. Dazu wollen wir erst einmal das Grundprinzip eines Hebels erklären.

Was ist ein Hebel?
Was macht man mit einem Hebel?

Das sind die Fragen, die wir zunächst einmal klären wollen. Um es kurz zu sagen, mit einem Hebel kann man Kraft sparen.

Im zweiten Video gucken wir uns dann das Gesetz genauer an.

Und im dritten Video schauen wir uns dann Spezialfälle an. Das sind vor allem solche Fälle, die gerne in Klassenarbeiten und Klausuren dran kommen.

An der Tafel sieht man zwei Hebel. Ein nach links und einen nach rechts. Die Hebel haben unterschiedliche Farben und unterschiedliche Namen. Der rote Hebel heißt Lastarm. Der grüne Hebel heißt Kraft Arm und der Punkt an dem die beiden Hebel verbunden sind nennt sich Drehpunkt. Dieser Drehpunkt steht auf einem Gestell.

Wie funktioniert ein Hebel?

Ein konkretes Beispiel: die Wippe. Die man sich schön vorstellen kann, sitzt ein Kind mit einer Masse auf dem Lastarm. Aus dieser Masse können wir auch die Gewichtskraft berechnen, die auf den Lastarm des Hebels wirkt. Die Masse soll in die Höhe gedrückt werden. Dafür müssen wir Arbeit aufwenden. W = Fs.

Wir wollen die Masse nach oben bewegen. Arbeit ist definiert als Kraft mal Strecke und wir wollen die Massejahr um eine bestimmte Strecke in die Höhe befördern. Wo wird diese Arbeit jetzt verrichtet? Die Antwort ist: natürlich auf dem Kraftarm, dem der Last gegenüberliegenden Hebel.

Auch hier gilt dasselbe Gesetz der Arbeit. Wir könnten also mit derselben Kraft den Kraftarm um dieselbe Strecke nach unten drücken. Dabei würden wir aber keine Kraft sparen. Und jetzt kommt das Hebelgesetz ins Spiel. Wenn wir nur die halbe Kraft aufwenden wollen, dann müssen wir die Strecke, die wir mit dieser Kraft nach unten drücken wollen verdoppeln.

Das gleiche Beispiel konkreter:

Wenn wie im Bild zu sehen die beiden Hebel gleich lang sind, und so können wir natürlich keine Kraft sparen bzw. das Hebelgesetz funktioniert nicht mit gleich langen Armen. Um die Hälfte der Kraft zu sparen, so erfahren wir, brauchen wir einen doppelt so langen Kraftarm wie wir Lastarm haben. Also geht es im Prinzip nicht mehr um Strecke, die wir nach unten drücken, sondern wichtig ist die Länge des Hebels.

Jetzt wird erklärt, dass man beim Hebelgesetz nicht mehr mit der Einheit Joule und auch nicht mehr mit Arbeit rechnet, sondern man nennt das ganze jetzt Drehmoment. Im Prinzip wird natürlich genau dasselbe gerechnet.

Beim Hebelgesetz geht man davon aus, dass wir die beiden Hebel in ein Gleichgewicht bringen müssen.

Wann sind die beiden Hebel im Gleichgewicht?

Wenn die Summe der Drehmomente gleich null ist, sind die Hebel im Gleichgewicht.