Eine Zange besteht, wie der Name schon sagt, aus zwei Hebeln, die zusammenwirken, um dem Benutzer einen festeren Griff zu geben, als er mit bloßen Händen möglich wäre. Zu verstehen, wie diese Hebel funktionieren und interagieren, kann zu einem wissenschaftlichen Projekt für Kinder führen oder einfach einem Arbeiter helfen, die Werkzeuge seines Fachs zu verstehen.
Einfache Maschinen
Der Hebel ist eine der sechs einfachen Maschinen, aus denen alle anderen Maschinen aufgebaut sind. Die anderen fünf einfachen Maschinen sind Rad und Achse, Riemenscheibe, schiefe Ebene, Keil und Schraube. Einfache Maschinen werden zu komplexen Maschinen kombiniert. Wenn Sie beispielsweise einen Hebel an einem Rad und einer Achse befestigen und dann einen Mülleimer darauf stellen, haben Sie eine Schubkarre gebaut.
Teile eines Hebels
Ein Hebel besteht aus vier Teilen: der Last, dem Drehpunkt, der Kraft und dem Hebel selbst. Die Last ist der Punkt, der Kraft auf das Objekt ausübt, das durch den Hebel manipuliert wird, z. B. den Behälter einer Schubkarre. Der Drehpunkt ist der Punkt, an dem der Hebel schwenkt, beispielsweise die Mitte einer Wippe. Die Kraftanstrengung ist der Punkt, an dem eine Person oder Maschine Kraft auf den Hebel ausübt, beispielsweise den Griff eines Brecheisens. Der Hebel ist die Struktur, die die anderen drei Teile verbindet.
Hebelklassen
Es gibt drei verschiedene Hebelklassen. Ein erstklassiger Hebel bildet den Dreh- und Angelpunkt zwischen Last und Kraftaufwand. Ein Hebel zweiter Klasse hat die Last zwischen Kraftaufwand und Drehpunkt. Ein Hebel dritter Klasse hat die Kraft zwischen Last und Drehpunkt. Eine Wippe ist ein Beispiel für einen erstklassigen Hebel. Eine Schubkarre ist ein Beispiel für einen Hebel zweiter Klasse. Eine Angelrute ist ein Beispiel für einen Hebel der dritten Klasse.
Die Hebel in der Zange
Eine Zange besteht aus zwei gegenläufig arbeitenden Hebeln. Die Belastung dieser Hebel ist der Punkt, an dem die Zange greift. Der Kraftaufwand liegt an den Griffen, dem Punkt, an dem der Benutzer die Zange greift. Der Drehpunkt befindet sich an der Mutter, an der sich die Zange dreht. Da der Drehpunkt zwischen Last und Kraft liegt, sind beide Hebel erstklassige Hebel.
Wie die Hebel funktionieren
Wenn Sie Kraft auf die Kraft eines der Hebel in einer Zange ausüben, wird diese Kraft mehrmals vervielfacht, bevor sie auf die Last ausgeübt wird. Der Drehpunkt ändert die Richtung der Kraft, wenn er schwenkt. Wenn Sie die Zange zusammendrücken, üben beide Hebel gleichzeitig Kraft aus, in entgegengesetzte Richtungen und aufeinander zu. Alles, was sich zwischen den Lastpunkten dieser Hebel befindet, wird mit dem Mehrfachen des Drucks, den Sie auf die Zangengriffe ausüben, zusammengedrückt.