MINT lernen

Goldene Regel der Mechanik

Mit einem Flaschenzug hebst du eine Kiste mit einem Viertel der Kraft — dafür ziehst du vier Meter Seil für einen Meter Höhe.

1

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 ist die übertragene Energie W.
2

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.

Kraftwandler-Vergleich

Halte fest: Kraft und Weg fallen bei den vier Geräten völlig verschieden aus, ihr Produkt ist jedes Mal dasselbe.

Merke

Goldene Regel der Mechanik:

F1 · s1 = F2 · s2

F: Kraft in Newton (N) — F1 ohne, F2 mit Kraftwandler.

s: Weg in Metern (m) — s1 gehört zu F1, s2 zu F2.

Regel: Was man an Kraft einspart, muss man an Weg zulegen: halbe Kraft, doppelter Weg.

Energie: Das Produkt aus Kraft und Weg ist die übertragene Energie W = F · s; sie bleibt gleich. Einheit Joule (J), 1 J = 1 N · m.

Folge: Kein Kraftwandler spart Energie, nur Kraft im Augenblick; wegen Reibung ist der Energiebedarf etwas größer.

Energie lässt sich nicht sparen — nur die Anstrengung im Moment.

  • Einheit:Die übertragene Energie W wird in Joule (J) angegeben; 1 J = 1 N · m.
  • Kraftwandler:Spart nie Energie, sondern nur die Kraft im Augenblick.
  • Realität:Reibung in jedem Gerät macht den tatsächlichen Aufwand etwas größer als die Regel verspricht.
3

Allgemeine Hinweise

Drei Dinge helfen dir, die Goldene Regel sicher anzuwenden.

Bekannte Seite zuerst

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.

Passende Einheiten

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.

In Faktoren denken

Denke in Faktoren statt in Zahlen: Ein Drittel der Kraft bedeutet dreifachen Weg, doppelter Weg bedeutet halbe Kraft.

Videos