Erklärung — Kraft gegen Weg getauscht
Alle Kraftwandler folgen derselben Regel.
- Grundregel:Was man an Kraft einspart, muss man an Weg zulegen.
- Beispiel:Halbe Kraft bedeutet doppelten Weg, ein Viertel der Kraft vierfachen Weg.
- Konstante Größe:Das Produkt aus Kraft und Weg bleibt dabei immer gleich.
- Name:Dieses Produkt heißt Arbeit.
Vier Geräte, ein Produkt
Im Vergleichsstand hängt an allen vier Kraftwandlern — Hebel, lose Rolle, Flaschenzug und Rampe — dieselbe Last, und alle heben sie um dieselbe Höhe. Die Balken zeigen Kraft F und Weg s, dazu lässt sich ihr Produkt F · s einblenden.
Halte fest: Kraft und Weg fallen bei den vier Geräten völlig verschieden aus, ihr Produkt ist jedes Mal dasselbe.
Kraft in Newton (N) — F1 ohne, F2 mit Kraftwandler.
Weg in Metern (m) — s1 gehört zu F1, s2 zu F2.
Arbeit lässt sich nicht sparen — nur die Anstrengung im Moment.
- Einheit:Arbeit wird in Newtonmeter (Nm) angegeben, gleichbedeutend mit Joule (J).
- Kraftwandler:Spart nie Arbeit, sondern nur die Kraft im Augenblick.
- Realität:Reibung in jedem Gerät macht den tatsächlichen Aufwand etwas größer als die Regel verspricht.
Hinweise
Drei Dinge helfen dir, die Goldene Regel sicher anzuwenden.
Rechne zuerst auf der Seite, von der du beide Werte kennst, das Produkt Kraft mal Weg aus. Durch Division findest du die fehlende Größe auf der anderen Seite.
Setze Kraft in Newton und Weg in Metern ein, z. B. 20 cm sind 0,20 m. Sonderfall feste Rolle: Kraft und Weg bleiben unverändert.
Denke in Faktoren statt in Zahlen: Ein Drittel der Kraft bedeutet dreifachen Weg, doppelter Weg bedeutet halbe Kraft.