35 20 Werkzeuge Oje, unser Auto hat einen „Patschen”. Wir müssen das Rad wechseln. Welche Arbeitsgänge und Werkzeuge sind dabei notwendig? Kannst du dir vorstellen, dass der Austausch des Rades allein mit unserer Muskelkraft ohne jegliches Werkzeug ausführbar ist? Zum Heben des Autos dient ein Wagenheber. Die Radmuttern werden mit einem Kreuzschlüssel gelöst und später wieder festgezogen. Auch bei vielen anderen Gelegenheiten benutzen wir Werkzeuge, besonders wenn unsere Muskelkraft nicht ausreicht. So verwenden wir zum Einschlagen eines Nagels einen Hammer, zum Herausziehen eine Zange, zum Spalten von Holz eine Hacke (Axt). Lasten werden mit Ketten oder Seilen gehoben, Wagen an einer Zugstange gezogen. Was erreichen wir durch die Verwendung dieser Werkzeuge? Mit Stangen und Seilen können wir den Angriffspunkt einer Kraft verlegen. Mit dem Wagenheber verändern wir nicht nur die Größe der aufzuwendenden Kraft, sondern auch ihre Richtung. Die Ausführung einer Arbeit wird uns durch solche Werkzeuge nicht nur erleichtert, sondern manchmal überhaupt erst ermöglicht. Besonders Handwerkerinnen und Handwerker benötigen für bestimmte Arbeiten spezielle Werkzeuge. Nenne einige Beispiele dafür. In physikalischer Hinsicht zählen wir die meisten Werkzeuge zu den einfachen Maschinen. Dem Prinzip nach sind sie meist Hebel, Rollen oder Wellräder. Maschinen sind Vorrichtungen, mit denen man Größe, Richtung und Angriffspunkt einer Kraft ändern kann, um sich die Ausführung einer Arbeit zu erleichtern. Vergleiche nun das Lösen einer Radmutter mit oder ohne Schraubenschlüssel. Du ersparst dir zwar mit dem Schraubenschlüssel Kraft, musst aber dafür mit ihm beim Lösen der Schraube einen längeren Weg zurücklegen. Das Beispiel zeigt, dass eine Änderung der Größe der Kraft immer zu einer Änderung der Länge des Weges führt. Du weißt auch, dass es weniger anstrengend ist, einen Berg in Serpentinen zu ersteigen als auf dem kürzeren, direkten Weg (Abb. 20.3). Beim längeren Weg ist also weniger Kraft erforderlich. Diese Tatsache wird als die „Goldene Regel der Mechanik“ bezeichnet und meist (unexakt) so formuliert: „Was an Kraft gespart wird, geht an Weg verloren.“ Inhaltlich korrekt müsste es eigentlich heißen: „Eine Verringerung der Kraft bewirkt eine Vergrößerung des Weges.“ Kannst du mehr Kraft aufbringen als es deine Muskeln erlauben? 20.1 Viele Arbeiten sind nur bei Verwendung der richtigen Werkzeuge möglich. 20.2 Eine Beißzange ist eine einfache Maschine. 20.3 Glocknerstraße. In Serpentinen ist die Steigung leichter zu bewältigen als im direkten Anstieg. Mit einfachen Maschinen oder Werkzeugen können die Größe, die Richtung und der Angriffspunkt einer Kraft geändert werden. Das ergibt aber keine Verringerung der Arbeit. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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