Basiswissen

Der Drehpunkt des Hebels ist zwischen den Enden. Es greifen Kräfte auf beiden Seiten jenseits des Drehpunktes an. Dann spricht man von einem zweiseitigen Hebel.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Die Last und die dagegenhaltende Kraft greifen auf jeweils unterschiedlichen Seiten des Drehpunktes an: dadurch entsteht der sogenannte zweiseitige Hebel. Wichtig ist nicht die Bauart, sondern dass Kräfte auf zwei Seiten vom Drehpunkt aus gesehen wirken.☛

Was ist der Lastarm?

Bei Hebeln geht man oft davon aus, dass sie eine Last anheben sollen.

Die Last drückt dann entweder von oben auf den Hebel oder hängt nach unten an ihm.

Der Lastarm ist die Entfernung von der Last zum Drehpunkt.

Diese Länge (Entfernung) nennt man den 👉 Lastarm

Was ist der Kraftarm?

Am Hebel greift man üblicherweise mit Händen an, um ihn zu bewegen.

Die Entfernung von diesem Angriffspunkt zum Drehpunkt ist der Kraftarm.

Diese Länge (Entfernung) nennt man den 👉 Kraftarm

Welche Formel gilt hier?

Lastmasse mal Lastarm = Haltekraft mal Kraftarm

Lies mehr unter 👉 Hebelgesetz

Baggerstatik

Große Baugeräte und Kräne haben oft horizontal weit ausladende Ärme. Je weiter außerhalb der Standfläche des Gerätes ein Gewicht mit seiner Masse von der Erde nach unten angezogen wird, desto stärker wirkt es "kippend" oder "drehend" auf das Gerät ein. Im schlimmsten Fall kann das Gerät dann tatsächlich kippen.

Dieses Bild ist für das Verständnis des Textes nicht wichtig. Das Bild wird im Text nicht erwähnt.

Betrachte den Eimerkettenbagger auf diesem historischen Bild des Tagebaus Palmnicken aus der Zeit um 1930. Die Standfläche des Gerätes ist eher klein, nämlich nur links und rechts von den Schienen. Auf der rechten Seite zieht Arm mit den Eimerketten nach unten und "will" den Bagger nach rechts im Uhrzeigersinn drehen. Links am Bagger aber kragt der sogenannte Ballast heraus, der mit einer Drehbewegung gegen die Uhr das Drehmoment des Baggers wieder ausgleicht.

Wer sich einmal einen großen Baukran ansieht, wird irgendwo an ihm große Quader aus Beton finden. Das ist der Ballast. Je weniger Ballast man braucht, desto billiger wäre der Kran aufzubauen. Aber man benötigt ausreichend viel Ballst, um auch schwere Gewichte am Ende des Kranauslegers halten zu können.

Der Schaduff als Anwendung

Das Heben von Wasser, etwa aus Brunnen oder tiefer gelegenen Wässern, ist eine für Menschen oft sehr ermüdende Arbeit. Im alten Ägypten wurden die Felder am Rande des Nils oft über Brunnen bewässert. Das Wüstenklima erforderte große Mengen an Wasser für den Anbau von Pflanzen.

Schaduff nennt man zweiseitige Hebel, die den Kraftaufwand beim Heben von Wasser verringern. Die ersten solchen Mechaniken gab es schon im alten Ägypten.

Der Schaduff hatte auf einer Seite des doppelseitigen Hebels ein Gewicht. Dieses Gewicht war so eingerichtet, dass der gegenüberliegende Eimer mit Wasser mit geringem Kraftaufwand nach oben gezogen werden konnte. Siehe mehr dazu unter 👉 Schaduff

Fußnoten

[1] "Mit Hilfe von Ziehbrunnen (Schadufs), von Schöpfrädern (Sakîye) und hydraulischen Maschinen sowie mit Dampfpumpwerken bringt man das Nilwasser auch in der Trockenzeit zuweilen durch mehrere Etagen selbst auf höher gelegenes Terrain, wohin die Überschwemmungen nicht gelangen. [...] Die Länge der Bewässerungskanäle wurde 1890 auf 16,770 km angegeben, die Zahl der Dampfpumpen auf 500, die der Sakîye auf 30,000, die der Schaduf auf 70,000. Ein willkürliches Überfluten des Landes ist jetzt ganz ausgeschlossen; A. hat aufgehört, zur Zeit der Nilschwelle wie ehemals ein großer See zu sein. In: der Artikel "Ägypten". Meyers Großes Konversations-Lexikon, Band 1. Leipzig 1905, S. 183-201. Siehe auch 👉 Schaduff