Die Skizze in Abb. 1 zeigt einen menschlichen Unterarm, der eine Masse hält.
a)Entscheide, ob es sich bei dem skizzierten Problem um einen ein- oder zweiseitigen Hebel handelt.
b)Stelle mit den in der Skizze angegebenen Größen eine allgemeine Beziehung her zwischen dem Betrag \(F_{\rm{G}}\) der Gewichtskraft der Masse und dem Betrag \(F_{1}\) der Kraft, die der Beugemuskel aufbringen muss.
c)Berechne \(F_{1}\) für \(F_{\rm{G}}=5{,}0\,\rm{N}\); \(l_2=40\,\rm{cm}\) und \(l_1=5{,}0\,\rm{cm}\).
d)Der Beugemuskel muss zum Anheben einer Last eine größere Kraft aufbringen als die Gewichtskraft der Last. Dieser "Nachteil" ist durch das relativ kleine \(l_1\) bedingt.
Erläutere, welchen "Vorteil" der kleine Wert von \(l_1\) für den Hebevorgang hat.
Tipp: Ein Muskel kann sich nur um ca. 30% seiner Länge zusammenziehen.
d)Der Unterarm soll in einem weiten Bereich auf und ab bewegt werden können. Aufgrund der begrenzten Kontraktionsfähigkeit des Muskels ist dies nur gewährleistet, wenn \({l_1}\) relativ klein ist.