L 140A – Technische Hilfeleistung Mechanik L 140A – Technische Hilfeleistung | 21. September 2010 | H. Stoyan

die Wirkprinzipien von Kräften erkennen Lernziel: Bezogen auf den Einsatz im Bereich Technische Hilfe bei Verkehrsunfällen sollen Sie die Wirkprinzipien von Kräften erkennen Möglichkeiten zur Verringerung von Kräften anwenden können: mittels Hebel mittels Rollen und Flaschenzügen | 21. September 2010 | H. Stoyan

Gliederung Kräfte Rollen Hebelgesetz, Hebel 1.1 Grundsätze 1.2 Größe der Kraft 1.3 Angriffspunkt der Kraft 1.4 Richtung der Kraft Rollen Hebelgesetz, Hebel | 21. September 2010 | H. Stoyan

Kräfte 1.1 Grundsätze Kräfte sind an ihren Wirkungen erkennbar, z. B.: Verformen von Blech: Sicke eindrücken Spannen einer Feder: Federkörner Bewegungsänderung: Ziehen mittels Umlenkrolle Formelzeichen der Kraft: F Einheit der Kraft: 1N (1kN = 1000N) Beispiel Gewichtskraft: BE: Definition der Kraft Begriff gerichtete physikalische Größe wirkt auf Körper ein, der dadurch seinen Bewegungszustand ändert (verformen, beschleunigen, bremsen) Kraft = Gegenkraft Einheit: N, 1 N = 1kg m/s² Formelzeichen: F F = m · y, Erdanziehungskraft FG = m · g 1000 N ≈ 10.000 kg, 1 kN ≈ 10 T Darlegen 1 kN ≈ 1 kg · 10 m/s² g ~ 10 m/s² 1kg | 21. September 2010 | H. Stoyan

Die Wirkung von Kräften wird beeinflusst durch: Größe der Kraft Angriffspunkt der Kraft Richtung der Kraft Bemerkung: Für den TH-Einsatz sind Angriffspunkt und Richtung den Einsatzanforderungen anzupassen. | 21. September 2010 | H. Stoyan

1.2 Größe der Kraft (Beispiel: Greifzug) FG FS = 10 kN FR = 10 kN FZ am Beispiel Greifzug erläutern (Bild, Reibungskraft vernachlässigt) FG = 10 kN FG : Gewichtskraft FR : Reibungskraft FS : Kraft im Seil bei Berücksichtigung Reibungskraft: FG + FR = FS = FZ Hintergrundwissen: FG = FR . µ µ = Reibzahl Kraft = Gegenkraft FG: Gewichtskraft FR: Reibungskraft FS: Kraft im Seil FZ: Zugkraft des Greifzuges | 21. September 2010 | H. Stoyan

1.3 Angriffspunkt der Kraft FG a) Fahrzeug wird gezogen FG FG: Gewichtskraft Erläutern: Warum bei a) ziehen bei b) aufrichten Hinweis: a) infolge Angriffspunkt unten b) Kfz-Achse wirkt als Hebel Beachte: Entfernung zum Fahrzeug nicht zu klein wählen, da sonst das Zugfahrzeug nach oben gezogen wird und die Vorderräder Bodenkontakt verlieren. b) Fahrzeug wird aufgerichtet | 21. September 2010 | H. Stoyan

F2 F1 c) F1 > F2 Ausnutzung des Hebelgesetzes | 21. September 2010 | H. Stoyan

Mehraufwand wird vermieden, wenn Zugseil rechtwinklig zur Last 1.4 Richtung der Kraft Feff Fmehr FZ a) Mehraufwand wird vermieden, wenn Zugseil rechtwinklig zur Last b) je weiter sich Zugseil dem Richtungswinkel 90° nähert, desto kleiner die Mehrkraft Fmehr, desto weniger Kraft zum Aufrichten oder Ziehen erforderlich a) relativ viel FZ erforderlich b) FZ = Feff, keine Fmehr erforderlich | 21. September 2010 | H. Stoyan

2. Rollen 2.1 Grundsätze a) b) feste Rolle lose Rolle Begriff Rolle Kraftwandler zur Änderung der Richtung der Zugkraft feste Rolle F = Q (Kraft = Last) lF = lQ (Zugweg = Lastweg) lose Rolle (goldene Regel der Mechanik) Q F = _____ 2 lF = 2lQ (Zugweg = 2 · Lastweg) Hinweis: möglichst praktisch zeigen Gleichgewicht, wenn F = Q Zugweg = Lastweg Gleichgewicht, wenn F = ½ Q Zugweg = Lastweg · 2 | 21. September 2010 | H. Stoyan

2.2 feste Rolle Beispiel für feste Rolle: Retten aus Brunnen F = Q (Kraft = Last) lF = lQ (Zugweg = Lastweg) keine Kraftersparnis | 21. September 2010 | H. Stoyan

2.3 lose Rolle Kraft Last Q F = _____ 2 lF = 2lQ 50 % weniger Kraftbedarf Hinweis zur Darstellung: Baum wird mit Baumschutzhölzern vor Zerstörung durch Seil geschützt. | 21. September 2010 | H. Stoyan

Verwendung eines Flaschenzuges Q Q Beachte: am Deckenhaken liegen 20 kNN an Hinweis: nur zur Information übermitteln Zusatz: nur bei Bedarf Allgemein gilt: | 21. September 2010 | H. Stoyan

Bemerkung: Über ein Seil wirkt immer ein und dieselbe Kraft (5 kN). Rollen und Flaschenzüge – Übung Welche Kräfte wirken an den einzelnen Punkten? a) b) 20 1 t F1 = kN 5 5 Hinweise Kräfte bestimmen lassen feste Rolle: FZ = FQ = 10 kN (1T) lZ = LQ lose Rolle: FZ = FQ/2 2lZ = LQ Beachte: Haken nimmt FQ/2 auf Zusatz: nur bei Bedarf 10 Bemerkung: Über ein Seil wirkt immer ein und dieselbe Kraft (5 kN). | 21. September 2010 | H. Stoyan

3. Hebelgesetz 3.1 Grundlage Hebelgesetz: FQ · lQ = FK · lK Last · Lastarm = Kraft · Kraftarm Anwendung: u. a. in der Technischen Hilfeleistung: Befreien aus Zwangslagen Tür öffnen Lasten zur Seite drücken | 21. September 2010 | H. Stoyan

3.1 einseitiger Hebel Lastarm Kraftarm Last Kraft Begriffe Hebel: mechanisches Kraftübertragungssystem, wobei Ursache (Kraft) und Wirkung (Last) in einer Ebene liegen Hebelgesetz: Kraft · Kraftarm = Last · Lastarm FK · lK = FQ · lQ Arten: einseitiger Hebel, zweiseitiger Hebel Erläutern am Beispiel: einseitiger Hebel Drehpunkt (hier ist Last = Kraft) F Q · lQ _________ = FK lK Hinweis zur Darstellung: = Drehpunkt Lastarm Kraftarm | 21. September 2010 | H. Stoyan

3.2 zweiseitiger Hebel Kraftarm Lastarm Kraft Last Erläutern am Bild Drehpunkt (hier ist Last = Kraft) lK Last FQ lQ Darstellen (Tafelbild): Wenn Kraft gespart werden soll bzw. weniger Kraft vorhanden ist, muss lK länger werden (goldene Regel der Mechanik: Was man an Kraft spart, muss man an Weg zusetzen.) Lastarm | 21. September 2010 | H. Stoyan

Kraft Kraftarm Lastarm Beispiel: Anwendung Hebelgesetz bei hydraulischen Rettungsgeräten → zweiseitiger Hebel, Kraft FK = Kraftwirkung Spreizer Last FQ = Materialwiderstand Rohr Hinweis: Vergleich mit Folie 13 → mehr Kraft FK erforderlich, wenn Kraftarm LK kürzer F Q · lQ _________ = FK lK Zusatz: nur bei Bedarf Kraft Last Kraftarm Lastarm | 21. September 2010 | H. Stoyan

(Winkelhebel vernachlässigt) Last Kraft Lastarm (Winkelhebel vernachlässigt) Kraftarm | 21. September 2010 | H. Stoyan

Last Lastarm Kraft Kraftarm Hinweis: Hebelart erfragen Anwendung einseitiger Hebel Kraft Kraftarm | 21. September 2010 | H. Stoyan