Einfache Maschine
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Unter einfacher Maschine versteht man in der Physik und der Technischen Mechanik mechanische eine Vorrichtung, welche Ansatzpunkt, Richtung oder Größe einer Kraft verändern, um die vorhandene Kraft möglichst zweckmäßig zur Verrichtung von Arbeit einzusetzen.
Bis heute besteht praktisch jede mechanische Maschine aus einer Kombination von einfachen Maschinen.
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[Bearbeiten] Einfache Maschinen
Es lassen sich vier grundlegende einfache Maschinen unterscheiden, die sich nicht weiter in Wirkprinzipien untergliedern lassen:
- Das Seil und die Stange, sie verlagern den Punkt, an dem eine Kraft ansetzt
- Die Rolle, zum Umlenken der Kraft, sie verlagert Angriffspunkt und Richtung der Kraft
- Der Hebel, verändert Ansatzpunkt und Größe einer Kraft, und kehrt ihre Richtung um
- Die Schiefe Ebene, verändert die Größe und Richtung einer Kraft
Sie sind die Idealisierung einer Übersetzung.
[Bearbeiten] Beispiele kombinierter einfacher Machinen
- Flaschenzug: Seil und Rolle
- Wellrad: Hebel und Stange
- Keil: zwei schiefe Ebenen
- Schraube: Stange und schiefe Ebene (sie wird in der Antike zu den fünf grundlegenden Maschinen gezählt)
- Zahnrad: Wellrad und schiefe Ebene
- Kurbel: Hebel und Wellrad
Diese Kombinationen bilden die Basis aller Werkzeuge. Eine der einfachsten Anwendungen ist die, bei der die Richtung der Kraft wird so verändert, dass die Schwerkraft unterstützend miteingesetzt werden kann (Waage, Rad). Andere dienen der Ergonomie, unterstützen also etwa „mangelnde Ausrüstung“ des Menschen (Zange, Stock) oder „konzentrieren“ den Krafteinsatz (Seilwinde, Klinge, Nagel).
[Bearbeiten] Geschichte
Einfache Maschinen sind in Verwendung, seitdem der Mensch gelernt hat, mit Werkzeugen umzugehen.
In Ägypten wurden Umlenkrollen verwendet, um z. B. Obelisken aufzustellen. Auch die Römer verwendeten sie bei ihren Baukränen. Der Bau der großen Kathedralen des Mittelalters wäre ohne die Anwendung mechanischer Maschinen, wie dem Flaschenzug, Seilwinden und Treträdern, die von Windenknechten bedient wurden, nicht möglich gewesen.
Einer der Ersten, die sich systematisch mit einfachen Maschinen beschäftigten, war der slowenisch-österreichische Mathematiker Jurij Vega im 18. Jahrhundert.
[Bearbeiten] Literatur
- Willy Schweiger: Faszinierender Maschinenbau. Skriptum, Lehrstuhl für Konstruktionstechnik, Institut für Maschinenbau und Fertigungstechnik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, 1998 (Webdokument, pdf)
[Bearbeiten] Weblinks
- Die einfachen Maschinen, PhyNet – einfache Einführung
