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Wissenschaftlicher
Hintergrund:
Aufbau
Üblicherweise
besteht ein Flaschenzug aus zwei Sätzen von miteinander verbundenen Rollen.
Das Zugseil wird so eingefädelt, dass es abwechselnd um eine Rolle jedes
Satzes läuft. Dabei wird durch die Anordnung oder die unterschiedliche Größe
der Rollen sichergestellt, dass sich die Seilstücke nicht aneinander reiben.
Ein Satz wird (meist schwenkbar) an einem tragenden Gebäudeteil festgemacht,
der andere Satz, an dem sich ein Haken für die Last befindet, hängt am Seil.
Auch für den
waagerechten Einsatz kommen Flaschenzüge in Verbindung mit einer Seilwinde
zur Anwendung.
Wirkung
Die
kraftreduzierende Wirkung des Flaschenzuges beruht auf den Hebelgesetzen.
Durch die Anordnung mehrerer paralleler Schnurstücke fällt die Hubhöhe der
Last geringer aus als die Länge des gezogenen Seiles. Die aufzuwendende Kraft
ist dabei umgekehrt proportional zur um 1 vermehrten Anzahl der beweglichen
Rollen. Hat der Flaschenzug also eine bewegliche Rolle, so halbiert sich der
erforderliche Kraftaufwand: 1 ÷ (1 + 1) = 1/2.
Bei drei beweglichen Rollen ist nur noch ein Viertel des Kraftaufwandes
nötig, dafür muss man viermal so lange ziehen.
Theoretisch könnte man den Kraftaufwand soweit reduzieren, dass eine Ameise
einen Elefanten mittels Flaschenzug hochheben könnte. Dem stehen aber viele
Hindernisse entgegen:
1.
1.
Der Platzbedarf für den Flaschenzug sprengt jedes vernünftige Maß.
2.
2.
Die Wegstrecke wird so lang, dass sie in der Lebenszeit einer Ameise
nicht mehr überwunden werden kann.
3.
3.
Das Eigengewicht der Rollen und des Seils muss mit hochgehoben
werden, d. h. es muss zusätzliche Potentielle Energie aufgebracht werden.
4.
4.
Da die Rollen nie ganz reibungsfrei sind, wird ein Teil der Arbeit
in Reibungswärme umgesetzt. Bei einer bestimmten Rollenzahl zehrt diese die
ganze aufgewendete Energie auf, woraufhin die Ameise nicht mehr vorwärts
kommt.
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