Hefboomwerking

Hefboomwerking is een basisprincipe uit de mechanica waarbij kracht en afstand via een hefboom en een draaipunt (het fulcrum) worden beïnvloed. Een hefboom is een stijve staaf die kan draaien rond het fulcrum. Door de afstand tussen de inspanning en het fulcrum (de inspanningsarm) en de afstand tussen de last en het fulcrum (de lastarm) slim te kiezen, kan met dezelfde kracht een grotere last worden verplaatst of juist met minder kracht een kleinere last worden verplaatst.

In een ideale hefboom geldt het behoud van energie: de inspanningskracht maal de inspanningsafstand is gelijk aan de lastkracht maal de lastafstand (F_in × d_in = F_out × d_out). Het mechanische voordeel MA is F_out / F_in en equals d_in / d_out. Een grotere inspanningsarm ten opzichte van de lastarm geeft een groter MA en dus een grotere lastverplaatsing met minder kracht, hoewel er altijd verliezen zijn door wrijving en hoek van toepassing.

Drie klassen van hefbomen worden onderscheiden. Eerste klasse: de fulcrum ligt tussen de inspanning en de last, zoals bij een wip of een balans. Tweede klasse: de last ligt tussen het fulcrum en de inspanning, bijvoorbeeld bij een krik of een kruiwagen. Derde klasse: de inspanning wordt tussen het fulcrum en de last toegepast, zoals bij een menselijke arm of schep. In deze opstelling is doorgaans de inspanningsarm korter dan de lastarm, wat veel kracht toelaat bij relatief korte bewegingen.

Historisch is de hefboom al lang bekend; Archimedes wordt geassocieerd met de uitspraak dat met een lange hefboom en een steunpunt de wereld verplaatst kan worden. Hefboomwerking blijft een fundamenteel principe in gereedschappen, machines en takels.