Hebelarbeit

Hebelarbeit bezeichnet in der Physik die mechanische Arbeit, die durch einen Hebel verrichtet wird, wenn eine Eingangsgröße Kraft an einem Hebelarm wirkt und eine Last bewegt wird. In einem idealen Hebel ist die Arbeit, die von der Eingangsseite in den Hebel investiert wird, gleich der Arbeit, die an der Last verrichtet wird.

Bezüglich Kräfte gilt das Momentengleichgewicht: F_eing * r_eing = F_laust * r_laust. Bei einer kleinen Drehung Δθ verschieben sich die Eingangs- und Ausgangswege in Verhältnis zu ihren Hebelarmen: W_in = F_eing * r_eing * Δθ und W_out = F_laust * r_laust * Δθ. Da F_eing * r_eing = F_laust * r_laust gilt, folgt W_in = W_out. In der Praxis treten Verluste durch Reibung, Materialdehnung und andere Effekte auf, sodass die Effizienz η = W_out / W_in unter 1 liegt.

Hebelarten: Erstklassige Hebel haben den Drehpunkt zwischen Kraft und Last; zweitklassige Hebel tragen die Last zwischen Drehpunkt und Kraft; dritklassige Hebel setzen die Kraft zwischen Drehpunkt und Last. Das Verhältnis der Hebelarme bestimmt, ob der Hebel primär Kraft erhöht oder Bewegungsänderung ermöglicht. Beispiele: Erstklassig – Crowbar oder Tür; Zweitklassig – Wagenheber; Drittklassig – Forearm beim Heben von Gegenständen.

Hebelarbeit findet breite Anwendung in Technik und Alltag und dient Lehrbüchern als anschauliches Beispiel für Energieübertragung und Mechanik.