Einfache Maschine

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Eine einfache Maschine ist ein Werkzeug [1], das zur Umwandlung einer Kraft dient, um diese möglichst zweckmäßig zur Verrichtung von Arbeit einzusetzen.

Es sind dies das Seil, der Hebel, die Rolle und die Schiefe Ebene (Keil), die in irgendeiner Kombination in fast jeder komplexeren Kraftmaschine vorkommen.[2]

Der Grad der Umwandlung lässt sich mit dem Übersetzungsverhältnis angeben.

Die vier einfachen Maschinen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Das Seil und die Stange verlagern Punkt, an dem eine Kraft ansetzt.
  2. Der Hebel verändert Ansatzpunkt und Größe einer Kraft.
  3. Die Rolle verlagert Angriffspunkt und Richtung der Kraft.
  4. Die Schiefe Ebene verändert Größe und Richtung einer Kraft.

Beispiele kombinierter einfacher Maschinen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Diese Kombinationen bilden die Basis aller Werkzeuge. Eine der einfachsten Anwendungen ist die, bei der die Richtung der Kraft so verändert wird, dass die Schwerkraft unterstützend miteingesetzt werden kann (Waage, Rad). Andere dienen der Ergonomie, unterstützen also etwa „mangelnde Ausrüstung“ des Menschen (Zange, Stock) oder „konzentrieren“ den Krafteinsatz (Seilwinde, Klinge, Nagel).

Im Maschinenbau, wo Maschine für Vorrichtungen mit Antriebssystem steht, spricht man auch einfach von Gerät für die elementaren und direkt zusammengesetzten einfachen Maschinen.[3]

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einfache Maschinen sind in Verwendung, seitdem der Mensch gelernt hat, mit Werkzeugen umzugehen. Die Stange als Stock oder Keule, der Keil als Faustkeil, das Seil gehören zu den Anfängen des Menschen als homo habilis – obschon sich ihre Verwendung auch bei Tieren im Sinne dieser einfachen Mechanik nachweisen lässt.[4]

Werkzeuge wie Hebel und Keil zum Heben schwerer Massen, die Rolle zum Bewegen sind wohl schon bei den ersten steinzeitlichen Bautätigkeiten verwendet worden. In Ägypten wurden Umlenkrollen verwendet, um z. B. Obelisken aufzustellen. Auch die Römer verwendeten sie bei ihren Baukränen. Einfache Maschinen bilden auch die Basis der Maschine im heutigen Sinne, elaborierte Arbeiten zu Kombinationen finden sich in der Antike des Mittelmeerraums[5] ebenso wie in der chinesischen[6]. Der Bau der großen Kathedralen des Mittelalters wäre ohne die Anwendung mechanischer Maschinen, wie dem Flaschenzug, Seilwinden und Treträdern, die von Windenknechten bedient wurden, nicht möglich gewesen (Kranich).

Einer der Ersten, die sich systematisch mit einfachen Maschinen beschäftigten, war der slowenisch-österreichische Mathematiker Jurij Vega im 18. Jahrhundert.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Willy Schweiger: Faszinierender Maschinenbau. Skriptum, Lehrstuhl für Konstruktionstechnik, Institut für Maschinenbau und Fertigungstechnik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, 1998 (Webdokument (Memento vom 15. Januar 2005 im Internet Archive), pdf, wayback.archive.org)

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Johann Sporschil: Anleitung zum Selbststudium der Mechanik, Seite 96
  2. Thomas Krist: Formeln und Tabellen Grundwissen Technik Daten und Begriffe für Techniker, Abschn./Tab. AM6
  3. Vergl. Thomas Krist: Formeln und Tabellen Grundwissen Technik: Daten und Begriffe für Techniker und Ingenieure. Springer-Verlag, 2013, Abschnitt Einfache Maschinen: Grundsätze und Formeln, Blatt AM/6 2.21 12-7 ff (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  4. siehe Werkzeuggebrauch bei Tieren
  5.  Albert Neuburger: Technik des Altertums. Leipzig 1919 ( Reprint. Reprint-Verlag, Leipzig 1996, ISBN 978-3-8262-1400-4.).
  6.  Joseph Needham, Wang Ling, The Needham Research Institute (Hrsg.): Science and Civilisation in China. VOL. IV. Physics and Physical Technology. Pt. 2. Mechanical Engineering., Cambridge University Press, Cambridge 1965.