Hebelwirkung

Hebelwirkung ist das Prinzip, durch einen Hebel mit einem Drehpunkt (Fulcrum) Kräfte zu multiplizieren oder zu übertragen. Bei einem einfachen Hebel wird eine Eingriffskraft am Kraftarm angewendet und eine Last am Lastarm bewegt; beide Arme sind durch den Fulcrum voneinander getrennt. Ohne Berücksichtigung von Reibung gilt die Gleichung F_E × Kraftarm = F_L × Lastarm.

Aus dieser Gleichung ergibt sich der mechanische Vorteil MA = F_L / F_E = Kraftarm / Lastarm. Damit kann durch Anlegen der Eingriffskraft an einem längeren Arm bei gleicher Last mehr Kraft übertragen werden, allerdings muss die Eingriffskraft über eine größere Distanz bewegt werden. In der Praxis bedeutet dies eine Verschiebung von Arbeit, nicht der Gesamtenergie, da W = F × d.

Hebel werden in drei Klassen eingeteilt: Klasse I – der Fulcrum liegt zwischen Kraftarm und Lastarm (Beispiele: Wippe, Zange); Klasse II – die Last liegt zwischen Fulcrum und Kraftarm (Beispiel: Handwagen); Klasse III – der Kraftarm liegt zwischen Fulcrum und Lastarm (Beispiel: Arm beim Heben eines Gewichts oder eine Schere). Jede Klasse weist andere Verhältnisse von Armlängen und damit unterschiedliche mechanische Vorteile auf.

Anwendungen finden sich in Alltagswerkzeugen, Maschinenbau, Biomechanik und Ergonomie. Die Hebelwirkung erlaubt es, mit geringerem Kraftaufwand größere Lasten zu bewältigen, setzt aber voraus, dass sich die Eingriffskraft über einen entsprechend größeren Weg bewegt.