Um zu zeigen, wie ein Flaschenzug funktioniert, stelle ich mehrere Versuche mit Seilen und Rollen vor.
In diesem Beitrag erkläre ich, wie Kräfte über Seilen, Rollen und Flaschenzüge übertragen werden.
Mit einer losen Rolle braucht man zum Heben einer Last nur die halbe Kraft. Dabei ist die Kraft ist zwar nur halb so groß, dafür ist der Weg aber doppelt so lang. Denn die Natur schenkt uns nichts. Dies nennt man die Goldene Regel der Mechanik.
Flaschenzüge sind Kombinationen aus losen und festen Rollen. Man kann mit ihnen schwere Lasten heben, da die Kraft stark vermindert wird. Dafür wird aber der Kraftweg länger. Das Verhältnis zwischen Kraft und Last und zwischen Kraftweg und Lastweg wird durch die Anzahl der tragenden Seile bestimmt.
Seile und Rollen
Als erstes stelle ich drei Versuche vor, in denen man die Zugkräfte mit Seilen und Rollen messen kann.
1. Versuch:
Wir hängen ein Gewicht an eine feste Rolle und messen die Kraft mit einer Federwaage.
Dabei sehen wir, dass Seile Kräfte unverändert übertragen. Aber sie übertragen nur Zugkräfte in Seilrichtung. Also kann man mit Hilfe einer festen Rolle nur die Richtung einer Kraft ändern.
2. Versuch:
Diesmal hängen wir ein Gewicht an eine lose Rolle und messen die Kraft mit zwei Federwaagen.
Dann sehen wir, dass die lose Rolle eine Kraft auf zwei Seiten aufteilt.
Damit könnten wir einen schweren Gegenstand leichter heben.
Aber wenn wir Lasten heben wollen, so lenken wir das Seil über eine feste Rolle um.
3. Versuch:
Wir heben eine Last mit einer festen und einer losen Rolle
An der rechten Rolle müssen wir nur noch mit der halben Kraft ziehen, um den Gegenstand zu heben.
Der Flaschenzug
Versuch:
Wir demonstrieren die Kraftersparnis eines Flaschenzugs. Dabei messen wir die Wege von Last und Kraft.
Ein Flaschenzug mit 4 Rollen hat 4 tragende Seile. Die Last verteilt sich gleichmäßig auf die Seile, so dass wir zum Heben der Last nur 1/4 der Kraft aufwenden müssen.
Wenn wir eine Last um 10 cm heben wollen, so ist die Strecke, die wir das freie Seilende ziehen müssen, 40 cm lang. Ein Flaschenzug kann auch mehr als 4 Rollen haben.
Kraftübertragung am Flaschenzug:
Die goldene Regel der Mechanik:
Jede Kraftersparnis an Rolle und Flaschenzug müssen wir mit einem längeren Weg erkaufen. Diese Regel gilt für alle Maschinen.
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