Hebelgesetz

In der Fertigung werden Hebel benutzt, um an einem Drehpunkt mit geringen Kräften eine große Wirkung zu erzielen. Ein gutes Beispiel ist ein Schraubenschlüssel. Würde man die Schraube ohne Hebel drehen, könnte man die Schraube nicht mit der Kraft anziehen wie mit einem Hebel. Zum Hebelgesetz gehört, dass je länger der Hebel ist, umso größer ist die Kraftwirkung am Drehpunkt. Es gibt dabei einseitige Hebel und zweiseitige Hebel. Ein einseitiger Hebel wäre z.B. ein Schraubenschlüssel.

Mit dem Drehmoment wird die am Drehpunkt erzeugte Kraft angegeben, wenn man den Hebel durch eine Kraft am anderen Ende des Hebels bewegt. Umgangssprachlich wird es auch häufig Drehkraft bezeichnet. Eine Drehkraft wird benötigt, um z.B. eine Schraube anzuziehen oder zu lösen. Beim Anziehen sorgt die Drehkraft für die Erzeugung der Zugspannung (Fv) in der Schraube und beim Lösen für die Verringerung der Zugspannung. Je länger der Hebel ist, umso geringere Kraft benötigt man für die Erzeugung der Drehkraft bzw. Drehmoment. Die Einheit für den Drehmoment ist Newtonmeter (Nm).

Bei einem zweiseitigen Hebel liegt der Drehpunkt zwischen zwei Hebeln. Das ist beispielsweise bei einer Kneifzange der Fall. Links und rechts neben dem Drehpunkt befinden sich die Kraftarme (l₁ und l₂), wobei der eine Kraftarm meistens viel länger ist als der andere, damit die Kraft mit einer großen Hebelwirkung auf der anderen Seite wirkt. Die beiden Kraftarme liegen dabei häufig nicht auf einer Linie, sondern in einem Winkel zueinander.

Die Formel F1 · l1 = F2 · l2 kann auch beim einseitigen Hebel angewendet werden. Hierfür ein Beispiel anhand einer Schubkarre.

Bei einem einseitigen Hebel können auch mehrere Kräfte auftreten, z.B. bei einem Waggon, mit dem mehrere Gewichte transportiert werden. Durch die Kraft der Gewichte entstehen an Drehpunkt und am anderen Ende des Hebels sogenannte Auflagerkräfte. Die Summe der einwirkenden Kräfte (F1, F2 usw.) ergibt die Summe der Auflagerkräfte (FA, FB). Das ist logisch, denn an den Auflagerpunkten können insgesamt nicht mehr oder weniger Kräfte auftreten wie die Summe der einwirkenden Kräfte.