Flaschenzug
Ein Flaschenzug ist eine Maschine, mit deren Hilfe der Kraftaufwand zum Bewegen einer Last verringert wird. Das Tragseil wird über mehrere Rollen geführt und so die Last auf jedem einzelnen Strang verringert.
Wusstest du schon, dass …
- das Prinzip des Flaschenzugs schon seit etwa 2 500 Jahren bekannt ist?
- auch Bergsteiger eine Art Flaschenzug zum Abseilen einsetzen?
- das Schnüren eines Schuhes auf dem Prinzip des Flaschenzugs beruht?
Der einfache Flaschenzug war bereits dem Philosophen Aristoteles (384 v.Chr. - 322 v.Chr.) bekannt.
Archimedes, ein bedeutender Physiker und Mathematiker der Antike, erfand wahrscheinlich den zusammengesetzten Flaschenzug. In den Schriften des Vitruvius, eines römischen Architekten und Ingenieurs, finden sich ausführliche Beschreibungen von Flaschenzügen und Kränen.
Wie funktioniert ein Flaschenzug?
Mindestens drei Teile sind für einen Flaschenzug notwendig:
- eine Halterung ("Flasche")
- eine bewegliche Rolle
- ein Seil
Das Seil wird über die Rolle geführt und dazu benutzt, ein Gewicht hochzuheben oder zu ziehen. Die Kraftersparnis ergibt sich daraus, auf wie viele Tragseile sich das Gewicht verteilt. Bei einer Rolle gibt es nur ein Tragseil, daher auch keine Kraftersparnis. Bei zwei Rollen, also zwei Tragseilen – wie auf dem Bild rechts – beträgt die Kraftersparnis bereits die Hälfte. Man benötigt also nur mehr die halbe Kraft, um die Last zu heben. Mit jeder zusätzlich eingesetzten Rolle verringert sich die benötigte Kraft.
Die Goldene Regel der Mechanik
Die Funktionsweise des Flaschenzugs folgt der Goldenen Regel der Mechanik.
Sie lautet: "Arbeit ist Kraft mal Weg". Wenn man weniger Kraft brauchen will, muss man den Weg verlängern.
Mit einem Zwei-Rollen-Flaschenzug kann man daher ein Gewicht mit halbem Kraftaufwand heben, muss aber die doppelte Hebestrecke am Zugseil ziehen.
Will man die Last einen Meter hoch heben, muss man zwei Meter des Seils ziehen.
Nach dem gleichen Prinzip funktioniert auch der Hebel: am längeren Hebelarm muss weniger Kraft ausgeübt werden, dafür legt man eine größere Strecke zurück als am kürzeren.
Einsatz des Flaschenzuges
Das mehrere tausend Jahre alte Prinzip des Flaschenzugs wird noch heute in vielen Bereichen angewendet:
- Der Kran: immer schon der wichtigste Anwendungsbereich
- Spannvorrichtungen (zB für Slacklines)
- Bergsteigen, Klettern: Durch Umlenken eines Seiles durch mehrere Karabiner kann man mit geringerem Kraftaufwand hochklettern oder sich abseilen.
- Schnürschuhe: Im Grunde ist jede Schnürung durch mehrere Ösen gleichzeitig ein Flaschenzug!