Wirkungsgrad Einfacher Maschinen

Vergleichen Sie Flaschenzüge, schiefe Ebenen und Hebel anhand von Kraft, Arbeit, Reibungsverlusten und Wirkungsgrad.

Aktive Maschine

Pulley System

Kraftvergleich

Arbeits- und Verlustfluss

Wirkungsgradvergleich

Flaschenzug 0%

Ideal: 0 N

Real: 0 N

Schiefe Ebene 0%

Ideal: 0 N

Real: 0 N

Hebel 0%

Ideal: 0 N

Real: 0 N

Aktuelle Formeln

Mechanischer Vorteil MA = 2n
Idealkraft F_ideal = mg / (2n)
Realkraft F_actual = F_ideal + μmg / n
Arbeit W_input = F_actual × d_input
Wirkungsgrad η = W_useful / W_input

Ideale und reale Maschinen

Einfache Maschinen erzeugen keine Energie. Sie tauschen Kraft gegen Weg. Im Idealfall entspricht die Eingangsarbeit genau der Nutzarbeit, reale Systeme benötigen jedoch zusätzliche Arbeit, um Reibung zu überwinden.

Warum Reibung zählt

Lager, Kontaktflächen und Drehpunkte wandeln einen Teil der Eingangsarbeit in Wärme um. Dieser Verlust erhöht die tatsächlich benötigte Kraft und senkt den Wirkungsgrad.

Energiebilanz

Der Wirkungsgrad ist Nutzarbeit geteilt durch gesamte Eingangsarbeit. Die Differenz der beiden Balken entspricht der Energie, die durch Reibung, Verformung und innere Widerstände verloren geht.

Anwendungen

Kräne verwenden Flaschenzüge, Rampen nutzen schiefe Ebenen und Brechstangen arbeiten als Hebel. Der direkte Vergleich zeigt, wann ein hoher mechanischer Vorteil den zusätzlichen Weg und die Verluste rechtfertigt.