Hebelgesetz - Interaktive Simulation

Interaktive Simulation der Hebelmechanik mit Drehmomentgleichgewicht, mechanischem Vorteil und drei Hebelklassen

Drehmoment 1: 0.00 N·m
Drehmoment 2: 0.00 N·m
Mechanischer Vorteil: 1.00
Status: Ausgeglichen

Drehmomentgleichgewichtsformel

F₁ × L₁ = F₂ × L₂
MV = L₁ / L₂

Hebelklassen

Drehpunkt in der Mitte. Kraft und Last auf gegenüberliegenden Seiten.

Parameter

Echtzeitberechnungen

Drehmoment 1 (F₁·L₁) 20.00 N·m
Drehmoment 2 (F₂·L₂) 20.00 N·m
Netto-Drehmoment 0.00 N·m
Mechanischer Vorteil 2.00

Was ist ein Hebel?

Ein Hebel ist eine einfache Maschine, die aus einem starren Balken besteht, der an einem festen Punkt (Drehpunkt) drehbar gelagert ist. Er ermöglicht das Heben schwerer Lasten mit weniger Aufwand durch den Austausch von Kraft gegen Weg. Das Hebelgesetz wird seit tausenden von Jahren in Werkzeugen wie Scheren, Zangen und Wippen verwendet.

Drehmoment und Gleichgewicht

Das Drehmoment (τ) ist die Rotationskraft, die ein Objekt zum Drehen bringt. Es wird als Produkt aus Kraft und Abstand vom Drehpunkt berechnet (τ = F × L). Ein Hebel ist im Gleichgewicht, wenn die Drehmomente auf beiden Seiten gleich sind: F₁ × L₁ = F₂ × L₂. Wenn es unausgeglichen ist, dreht sich der Hebel in Richtung des größeren Drehmoments.

Mechanischer Vorteil

Der mechanische Vorteil (MV) misst, wie sehr ein Hebel die Eingangskraft verstärkt. Er wird als MV = L₁ / L₂ berechnet (Abstand vom Drehpunkt zur Kraft geteilt durch Abstand vom Drehpunkt zur Last). Ein MV größer als 1 bedeutet, dass der Hebel die Kraft verstärkt und das Heben schwerer Objekte erleichtert.

Zwei Hebelklassen

Hebel 1. Klasse

Der Drehpunkt befindet sich zwischen Kraft und Last (z.B. Wippe, Schere). Kann die Kraftrichtung ändern und einen mechanischen Vorteil bieten.

Hebel 2./3. Klasse

Drehpunkt auf einer Seite mit Last und Kraft auf derselben Seite (z.B. Schubkarre, Pinzette). Klasse 2: Last näher am Drehpunkt (mechanischer Vorteil), Klasse 3: Kraft näher (begünstigt Geschwindigkeit und Weg).