Wir haben schon gesehen, wie wir mit Seilen und Rollen den
Angriffspunkt und die Richtung einer Kraft umlenken können.
Wir wollen jetzt untersuchen, ob wir mit Seilen und Rollen vielleicht
auch Einfluss auf den Betrag einer übertragenen Kraft nehmen können.
Eine sehr einfache Konstruktion, mit der dies geschehen kann, ist ein
Flaschenzug.
Wir beginnen mit dem einfachsten möglichen Flaschenzug aus einer
festen und einer losen Rolle.
Wir versuchen wieder, eine Kiste der Masse m anzuheben.
Dazu haben wir auch wieder die Möglichkeit, mit einer Kraft direkt auf
die Kiste einzuwirken und sie dadurch zu bewegen.
Oder wir haben die Möglichkeit, uns eine technische Unterstützung zu
bauen.
Dazu bringen wir direkt an der Kiste eine Rolle an.
Da diese Rolle nicht fest an einer Wand montiert ist, sprechen wir
hier von einer losen Rolle.
Direkt oberhalb der Kiste bringen wir an einer starren Wand eine Rolle
fest an.
Hier sprechen wir von einer festen Rolle.
Nun nehmen wir ein Seil und befestigen dies mit einem Ende an der
festen Wand und wickeln dieses Seil zunächst um die lose Rolle, die an
der Kiste befestigt wird.
Von dort aus wickeln wir das Seil um die feste Rolle und führen das
freie Ende des Seils so weiter, dass wir mit einer Zugkraft Fz an
diesem Seil ziehen können.
Dadurch wird das Gewicht der Kiste jetzt von insgesamt zwei Seilzügen
gehalten.
Die Kraft, mit der an dem freien Seilende gezogen wird, überträgt sich
auf das gesamte Seil und ist im gesamten Seil gleich groß.
Machen wir also einen virtuellen Schnitt durch die beiden Seilzüge, an
denen die Masse hängt.
Dann finden wir, dass die Gewichtskraft der angehängten Masse durch
die Kräfte zweier Seile gehalten wird, wobei die Kraft in beiden
Seilzügen vom Betrag her der Kraft entspricht, mit der am freien
Seilende gezogen wird.
Auf die Kiste, die wir versuchen mit dem Flaschenzug anzuheben, wirken
also insgesamt drei Kräfte.
Soll die Kiste nur festgehalten oder mit einer konstanten
Geschwindigkeit angehoben werden, muss für die Kräfte, die auf die
Kiste wirken, ein Gleichgewicht gelten.
Nach oben wirkt zweimal die Zugkraft, mit der am Seilende gezogen
wird.
Und diese Kraft, mit der wir nach oben ziehen, muss der Gewichtskraft,
die nach unten wirkt, entsprechen.
Um eine Kiste mit einem Flaschenzug aus einer festen und einer losen
Rolle anzuheben, muss am freien Seilende also mit einer Kraft gezogen
werden, die der Hälfte der Gewichtskraft des Gegenstandes entspricht,
der angehoben werden soll.
Mit diesem Flaschenzug können wir also nicht nur den Angriffspunkt
unserer Kraft übertragen an die Kiste, wir können auch die Richtung
der Kraft umlenken und zusätzlich können wir den Betrag der
Kraftwirkung verdoppeln.