Hebelgesetz
Physik
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Basiswissen
Die Summe aller Drehmomente ist immer Null: ein Hebel im Sinne der Mechanik hat immer einen Drehpunkt. An verschiedenen Stellen des Hebels können nun Kräfte angreifen. Das können Gewichte sein, die man daran hängt oder darauf stellt. Kräfte können aber auch von Menschen kommen, die an dem Hebel ziehen oder drücken.
Ausführliche Erklärung
Die Entfernung vom Drehpunkt zu dem Punkt, wo eine Kraft am Hebel angreift nennt man Kraftarm. Der Kraftarm ist also eine Entfernung, zum Beispiel in Metern. Man kann nun diesen Kraftarm mit der Größe der dazugehörigen Kraft in Newton multiplizieren. Das Ergebnis nennt man Drehmoment. Dabei wird das Vorzeichen berücksichtigt: Drückt eine Kraft den Hebel mit dem Uhrzeigersinn, kriegt sie ein Minus, wird also negativ gerechnet. Drückt sie den Hebel gegegen den Uhrzeigersinn, wird sie positiv gerechnet. Nun kann man die Summe aus allen Drehmoment an einem Hebel bilden. Solange der Hebel in Ruhe ist, muss die Summe immer Null ergeben. Dies nennt man auch das Hebelgesetz.
Die Physik der Seesterne
Es ist eine faszinierende Naturbeobachtung, einem Seestern (Asterias rubens) zuzuschauen, wenn er sich aus der für ihn misslichen Rückenlage wieder in die Bauchlage dreht. Geschickt bereitet er die Rollbewegung so vor, dass er mit einer möglichst großen Wahrscheinlichkeit zum Erfolg kommt.
Ein junger Seestern von vielleicht 4 Zentimenter Durchmesser nutzt geschickt die Physik der Hebelwirkungen aus, um sich aufzurichten. Siehe auch 👉 Seestern
Zuerst ordnet das Tier einen größeren Teil seiner Arme entlang der gewählten Drehachse an. Die Masse, die sich nahe an der Drehsachse befindet, hat eine entsprechend kleines Drehmoment. Mit einem oder zwei weiteren Armen erzeugt der Seestern dann ein geeignetes Drehmoment in Richtung der gewünschten Kippbewegung. Man kann sich nur schwer dem Eindruck erwehren, dass das Tier intelligent Schlüsse aus vorherigen Fehlversuchen zieht und sehr geschickt den nächsten Versuch plant.