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Seil- und Flaschenzüge sind spätestens seit der Antike bekannt und finden auch heute noch zahlreich Anwendung. Der Drehpunkt (\(D\)) befindet sich am Rand der Rolle. differential pulley) aus zwei festen Rollen, die fest miteinander verbunden sind und unterschiedliche Durchmesser haben.
Beachte, dass bei dieser Anordnung auf die Wand/Decke, an der die feste Rolle montiert ist, die 1,5-fache der Gewichtskraft wirkt (also in unserem Beispiel \(150\;\mathrm{N}\))! Für alle Seil- und Flaschenzüge gilt immer „die goldene Regel der Mechanik“: Auch wenn die Kraft verkleinert wird, die verrichtete Arbeit ist immer gleich groß!
Für alle Überlegungen in diesem Abschnitt gehen wir immer von masselosen und reibungsfreien Rollen aus.
Praktisch will man aber meist das Gewicht (die Masse) in Kilogramm wissen. Nach diesen Prinzip arbeitet der Flaschenzug. Nach der Art der Kraftübersetzung können folgende Bauformen von Flaschenzügen unterschieden werden, die in den folgenden Abschnitten genauer besprochen werden:
Der Name Flaschenzug kommt von der Halterung der Rollen, die in der Fachsprache als Block oder Flasche bezeichnet werden (Bild 7.33).
Bild 7.33: „Block“ oder „Flasche“ eines Flaschenzuges
Flaschenzugsysteme können oft recht kompliziert sein.
Die Belastung des Deckenhakens nimmt beim Faktorenflaschenzug außerdem mit jeder weiteren Rolle ab.
Es lässt sich außerdem zeigen, dass die benötigte Energie zum Anheben der Last mit dem Flaschenzug von n unabhängig ist:
Die zweite Variante des Faktorenflaschenzugs ist der Flaschenzug mit der Zugrichtung nach oben.
Daneben gibt es weitere Bauformen, die anders berechnet werden:
Feste und lose Rollen können bei einem Flaschenzug sehr unterschiedlich positioniert sein. Wie Sie sehen kann man mit den entsprechenden Formeln relativ einfach alle Größen von einem Flaschenzug berechnen.
Diese einfachen Maschinen bestehen aus einer Kombination aus Rollen (Zahnrädern) und Seilen (Ketten), mit dem Ziel, Kräfte umzuleiten und/oder die Kraft für eine mechanische Arbeit zu verkleinern. Es handelt sich beim Faktorenflaschenzug allerdings nicht um mehrere einzelne Seile, sondern um ein Seil, das durch die losen Rollen im Prinzip in zwei geteilt wird.
Das bedeutet, dass die Gewichtskraft FL der Last gleichmäßig auf alle n Verbindungen zwischen den unteren und den oberen Rollen (= tragende Seile) verteilt wird.
Der Betrag der Zugkraft wird halbiert, ihre Richtung verändert.
Die nötige Zugkraft an einem Flaschenzug ergibt sich aus der Anzahl an Seilstücken, auf die sich die zu hebende Last verteilt. Der Vorteil eines Flaschenzugs ist, dass die notwendige Hebe-Kraft verringert wird.