Die schiefe Ebene

Eine schiefe Ebene spart Kraft, die zu verrichtende Arbeit ist jedoch gleich. In den Naturwissenschaften bezeichnet man beispielsweise eine Rampe als “schiefe Ebene”. Mit deren Hilfe lässt sich Kraft sparen, die Arbeit bleibt jedoch die Gleiche. Das Prinzip einer “schiefen Ebene” wurde vermutlich bereits von den alten Ägyptern beim Bau der Pyramiden benutzt. Auch im Alltag verwenden wir bei sehr vielen Gelegenheiten das Prinzip der “schiefen Ebene”. Beim „Fahren“ über eine “schiefe Ebene” kommt jedoch eine zusätzliche (Gegen)Kraft ins Spiel - die sogenannte Hangabtriebskraft. Diese bewirkt eine Rückwärtsbewegung. Sie ist jedoch geringer als die Gewichtskraft, die beim senkrechten Heben auftreten würde. Wie groß die Hangabtriebskraft ist, die einen „wieder nach hinten schiebt“, hängt vom Steigungswinkel der schiefen Ebene ab. Je steiler die schiefe Ebene, umso größer ist die Hangabtriebskraft. Auf der anderen Seite verlängert sich jedoch die „schiefe Ebene“ je flacher der Steigungswinkel ist. Je kleiner der Steigungswinkel “α” ist, desto geringer ist die Hangabtriebskraft. Allerdings wird mit kleinerem Steigungswinkel der Weg der wirkenden Kraft nger.

Beispiel: Schubkarre

Auf einer “flachen Ebene” (Bild 1) verrichtet man Arbeit, indem man die Schubkarre mit Kraft entlang des Weges rollt. Dank des Reifens, ist die Reibungskraft mit dem Boden gering, so dass man nicht allzu viel Kraft benötigt. Hindernisse stellen jedoch ein Problem dar. Mit der Schubkarre kann man zum Beispiel gar nicht bis nur sehr schlecht über eine Stufe hinweg fahren. Ohne Hilfsmittel müsste man anhalten, abladen und alle Sachen einzeln die Stufe hoch heben. Dazu wäre (Hub)Arbeit nötig, die aufgrund der Gewichtskraft der einzelnen Sachen sehr groß wäre. (Bild 2)   Wesentlich leichter und auch schneller ist die Verwendung einer “schiefen Ebene” auf welcher man die Schubkarre nach oben schieben kann. Beispielsweise durch ein Brett. Es gilt: Je länger das Brett ist, desto kleiner wird der Steigungswinkel. Und je kleiner der Steigungswinkel, desto weniger Hangabtriebskraft muss überwunden werden. Auf der anderen Seite folgt aber, je länger das Brettist, desto einen längeren Weg muss man entgegen der Hangabtriebskraft zurücklegen. Der Weg der wirkenden Kraft ist folglich länger, als bei einem kurzen Brett.
(Schub)Kraft Reibungskraft Kraftrichtung Gewichtskraft Hubkraft Steigungswinkel Brettlänge = Länge der wirkenden Kraft Allgemeines Experiment zur  schiefen Ebene Anwendungen der schiefen Ebene Berechnung der Hangabtriebskraft  (Achtung: Trigonometrie) Die schiefe Ebene Hinweis: Experimente Hinweis: Experimente Fehler gefunden? Fehler gefunden?
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