Lastenheben mit Flaschenzügen

Einfache Maschinen (Hebel, Flaschenzüge, schiefe Ebene, Keil) werden eingesetzt, um den Kraftaufwand für bestimmte Aufgaben zu verringern und sie damit bequemer zu machen. Rollen funktionieren nach dem gleichen Prinzip wie Hebel. Während Hebel nur eine geringe Verschiebung erzeugen können, ermöglichen Rollen dank Seilen (Kabeln, Ketten) ein Heben von größerem Ausmaß.

 Die Rolle 

Eine Rolle ist eine Scheibe mit einer Rille an ihrem Rand, die mit Hilfe von Seilen zum Heben einer Last verwendet wird. Die feste Rolle hat eine befestigte Achse. Die Last kann mit Hilfe eines Seils angehoben werden, das durch die Rolle geführt wird. Auf Baustellen wird der Mörteleimer oft mit Hilfe einer festen Rolle auf die obere Etage gehoben.

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  • Bei einer  festen Rolle  sind sowohl die Kraft- als auch der Lastarm gleich dem Radius der Rolle, daher ist die zum Heben der Last erforderliche Kraft gleich dem Gewicht der Last, aber die Richtung der Kraft kann beliebig geändert werden. Es kann vorkommen, dass die Kraft und die Last die Rolle genau in dieselbe Richtung ziehen, sodass diese mit der doppelten Kraft belastet wird.

    Bei einer  losen Rolle  wird die Last auf ihre Drehachse gehängt. Das eine Ende des durchgeführten Seils wird weit oben befestigt und das andere Ende angehoben. Die eine Hälfte der Last zieht an einem Ende des Seils, die andere Hälfte am anderen Ende. Um die Last anzuheben, reicht eine Kraft, die der Hälfte ihres Gewichts entspricht, allerdings ist die doppelte Zugstrecke erforderlich.
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 Flaschenzugsysteme 

In der Praxis werden in der Regel mehrere feste und lose Rollen miteinander verbunden. Das daraus resultierende System wird als Flaschenzug bezeichnet. Eine Variante davon ist der einfache Flaschenzug, der aus der gleichen Anzahl von festen und losen Rollen besteht, durch die ein einziges Seil geführt wird. Die zum gleichmäßigen Anheben der Last erforderliche Kraft ist gleich der auf die Last wirkenden Schwerkraft dividiert durch 2n, wobei n die Anzahl der losen Rollen im Flaschenzug ist: F=G/2n.

Der archimedische Flaschenzug

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Eine weitere Speziallösung ist der archimedische Flaschenzug, der aus einer festen Rolle und miteinander verbundenen losen Rollen besteht. Die losen Rollen halbieren die Kraft, die für den gleichmäßigen Hebevorgang erforderlich ist, so dass die Kraft, die mit einem idealen System bestehend aus n losen Rollen in der Lage ist, das Gewicht der Last anzuheben, anhand folgender Beziehung bestimmt werden kann:

Die geleistete Arbeit wird natürlich auch in diesem Fall nicht verringert, sodass die erforderliche Zugstrecke auf ihr Vielfaches (auf das 2n-Fache) wächst.

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