Das Hebelgesetz - Aufgaben mit Lösung zur Veranschaulichung

Das Hebelgesetz einfach erklärt

1. Das Hebelgesetz besagt, dass ein Hebel im Gleichgewicht ist, wenn das linksdrehende Moment gleich dem rechtsdrehenden Moment ist. 
2. Die Formelschreibweise zum Hebelgesetz lautet: F₁ * a₁ = F₂ * a₂
3. Das hört sich zunächst kompliziert an, ist es aber nicht
4. Mit dem Buchstaben a wird die Länge des Hebelarms bezeichnet, von dessen Ende aus die Kraft F nach unten - der Schwerkraft gemäß - wirkt.
5. Der Hebelarm beginnt am Drehpunkt und hat eine spezifische Länge, die in der Praxis mit dem bewegenden Gegenstand zusammenhängt.
6. Das physikalische Moment, von dem die Rede im Hebelgesetz ist, entsteht, wenn die aufgewandte Kraft F mit der Länge des Hebelarms multipliziert wird.
7. In der Regel wird dieses Moment mit dem Buchstaben M bezeichnet.
8. Man könnte also die Formel des Hebelgesetzes auch schreiben als: M₁ = M_2.
9. Bei Hebeln unterscheidet man noch einmal zwischen einseitigen und zweiseitigen Hebeln.
10. Der Unterschied besteht darin, dass die Kräfte bei einem einseitigen Hebel nur von einer Seite, bei einem zweiseitigen Hebel hingegen von zwei Seiten auf den Drehpunkt wirken.
11. Das Hebelgesetz findet in beiden Fällen seine Anwendung, wenn auch bei einem einseitigen Hebel nicht von links- und rechtsdrehenden Momenten die Rede ist, sondern von nach oben und unten wirkenden Momenten.

Aufgaben zur Anwendung

1. Das Hebelgesetz in der Theorie zu verstehen, fällt oft leichter, wenn es durch Aufgaben eingeübt wird.
2. Eine typische Aufgabe zum Hebelgesetz wäre: Welche Kraft übt ein 13 cm langer Flaschenöffner in 3 cm Abstand vom Drehpunkt auf den Kronkorken aus, wenn der Flaschenöffner mit 120 N bewegt wird?
3. Die Lösung hierzu ist denkbar einfach, wenn man sich zunächst das Hebelgesetz notiert und dieses dann entsprechend der gesuchten Größe umstellt.
4. Das wäre hier: F₁ * a₁ = F₂ * a₂                                  F₁ = (F₂ * a₂) / a₁
5. Wer sich mit der Umstellung zunächst schwer tut, kann auch erst die gesuchten und gegebenen Größen aufschreiben.
6. Gegeben: F₂ = 120 N      a₁ = 3 cm     a₂ = 13 cm
7. Gesucht ist demnach F₁
8. Nachdem Sie die Formel umgestellt haben, müssen Sie nur noch die Größen einsetzen und das Ergebnis berechnen.
9. Es ergibt sich: F₁ = (120 N* 13 cm) / 3 cm         F₁ = 520 N
10. Es kann abschließend noch ein Antwortsatz notiert werden, der etwa lauten könnte: Der Flaschenöffner übt eine Kraft von 520 N auf den Kronkorken aus.
11. Weitere Aufgaben in diesem Stil mit Lösungen finden sich unter anderem im Internet. 
12. Wer nach einiger Übung sein Wissen überprüfen möchte, kann einen kurzen Test absolvieren