Hebelwirkung

Berechnung von Kraftarm und Lastarm sowie der Kräfte bei einem Hebel. Ein Hebel ist ein Instrument zur Kraftwandlung. Da Arbeit Kraft mal Weg ist, kann man den Weg verlängern, um so den Kraftaufwand zu reduzieren, oder andersherum. Dies tut ein Hebel. Der Lastarm trägt die Last, auf den Kraftarm wird Kraft ausgeübt. Meist ist ein längerer Kraftarm von Vorteil, da man Kraft einsparen möchte. Kraft mal Länge entspricht Arbeit.

Die Formel zur Berechnung ist: Kraft mal Kraftarm = Last mal Lastarm
F _K * l _K = F _L * l _L

Beispiel: Ein zwei Meter langer Kraftarm, welcher mit fünf Newton belastet wird, wirkt auf einen Lastarm mit einem halben Meter Länge, also 0,5 Meter mit einer Kraft von 20 Newton.

Die Hebelwirkung berechnet sich mit dem umgekehrten Dreisatz. Wenn einer der beiden Werte Kraft und Weg bei einem Hebel steigt, dann steigt auch einer der beiden Werte bei dem anderen Hebel im gleichen Verhältnis an. Die doppelte Kraft bei einem Hebel kann also dem doppelten Weg bei dem anderen Hebel entsprechen. Als Weg wird zumeist die Länge des entsprechenden Hebelarmes bezeichnet, von dem Drehpunkt aus bis zu jenem Punkt, an dem die Kraft aufliegt. Man kann aber genauso gut mit den Längen der beiden Kreisbögen rechnen. Natürlich liegt in der Realität die Kraft nicht in genau einem Punkt auf, hier wird mit dem Schwerpunkt gerechnet.
Dieser Rechner für die Hebelwirkung ist auf Einfachheit ausgelegt. Ein umfangreicherer Rechner mit mehr Einstellungsmöglichkeiten ist der Hebel-Rechner.

Ein langer Weg ist oft einfacher zu erreichen als eine große Kraft, daher finden Hebel schon seit langer Zeit Verwendung für technische und mechanische Zwecke. Ein Beispiel aus dem Alltag für einen Hebel ist der Flaschenöffner, bei dem ein etwa 10 Zentimeter langer Griff, der Kraftarm, mit relativ wenig Kraft den um einiges kürzeren Lastarm bewegt, welcher dann mit größerer Kraft den Kronkorken anhebt und die Flasche öffnet.