Schrotleiter:
Eine schiefe Ebene bildet mit der Horizontalebene den spitzen Neigungswinkel α. Schon seit alters her wird die schiefe Ebene als Vorrichtung, mit der man Kraft "sparen" kann, eingesetzt. Diese "Kraftersparnis" soll am Beispiel eines Bierfahrers, der ein Fass auf seinen Wagen heben will, nochmals erläutert werden. Will der Mann ein Faß direkt auf den Wagen heben, so muss er eine Hubkraft aufwenden, die gleich der Gewichtskraft des Fasses ist. Da volle Fässer z.T. eine Gewichtskraft haben, welche die Möglichkeiten des Mannes übersteigen, verwendet er eine Rampe (Fachwort: Schrotleiter).
Dadurch muss der Bierfahrer sowohl beim Laden als auch beim Entladen eine geringere Kraft aufwenden als beim direkten Hoch- bzw. Herunterheben. Allerdings muss er diese geringere Kraft auch über eine längere Strecke wirken lassen als bei der lotrechten Bewegung.
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Ägyptische Pyramiden: Hier einige Daten der Cheopspyramide:
Neuere Überlegungen lehnen die "Rampen-Theorie" ab und gehen davon aus, dass einfache Hebemaschinen verwendet wurden. Wie diese aber ausgesehen und funktioniert haben, darüber besteht große Uneinigkeit. Einig ist man sich wohl nur darüber, dass die Ägypter noch keine Flaschenzüge kannten. |
via Wikimedia Commons
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| Passstraßen - Serpentinenwege: Das Transportieren von Waren über hohe Pässe hat schon lange Tradition. Noch heute werden z.B. im Himalya mit Eselskarawanen Waren auf gepflasterten Serpentinenwegen in abgelegene Täler transportiert. In den Alpen führen inzwischen weitgehend Straßen in die Bergdörfer. Damit die Fahrzeuge nicht zu hohe Steigungen und damit Hangabriebskräfte überwinden müssen, baut man lange Serpentinenstraßen, die eine Art "aufgewickelte" schiefe Ebene darstellen. |
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Die Schraube - eine schiefe Ebene: Auch heute werden schraubenartige Gebilde, nämlich Spindeln für den Vortrieb von Präzisionsmaschinen - wie einer Drehbank - genutzt.
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Den Zusammenhang zwischen einer Schraube und einer schiefen Ebene siehst du am besten, wenn du dir ein rechtwinkliges Dreieck aus Papier schneidest und dieses Dreieck um einen Zylinder wickelst. Wenn du mit einem Filzstift den oberen (orangen) Rand des Dreiecks auf dem Zylinder nachzeichnest, entsteht eine Schraubenlinie am Zylinder. Fräst man die Schraubenlinie aus, so entsteht eine Schraube. Dreht man diese um eine volle Drehung in ein Gewinde, so schiebt sich die Schraube um die Höhe h in das Gewinde. Man bezeichnet h als Ganghöhe der Schraube. An der schiefen Ebene (z.B. Schrotleiter) hast du gesehen, dass bei einer geringen Neigung eine relativ kleine Kraft (gegengleich der Hangabtriebskraft) aufzubringen ist, um einen schweren Körper (große Gewichtskraft) nach oben zu befördern.
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