==Hebelgesetz und DrehmomentWerkstattpraxis ===== Der Hebel===Der Hebel ist eine einfache Maschine in Form eines starren, meist stabförmigenEine sehr festsitzende Mutter soll gelöst werden. Die Kraft des Monteurs reicht nicht aus, um eine Achse drehbaren Körpers, an dem in einer zur Drehachse senkrechten Ebene Kräfte angreifenden 25cm langen Schraubenschlüssel auch nur ein Stückchen zu drehen. Greifen diese Kräfte auf einer Seite der Drehachse an, so spricht man von einem einarmigen HebelDer erfahrene "Schrauber" weiß sich allerdings zu helfen: Reicht die Kraft nicht aus, andernfalls von einem zweiarmigen muss ein Hebel.her!
Weist Mit dem größeren Hebelarm kann die festsitzende Mutter gelöst werden: Die geringe Handkraft kann also doch ausreichen, wenn der Hebel einen Knick auf, so bezeichnet man ihn als Winkelhebelnur groß genug ist. Wirken an einem Hebel nur zwei Kräfte und bezeichnet man deren Beträge als Last (L) und als Kraft (K), die Abstände ihrer Wirkungslinien von der Drehachse mit Lastarm (l) und Kraftarm (k), so gilt das sogenannte Hebelgesetz:
*K{{*}}k = L{{*}}lDie Erklärung für diesen Praxistipp liefert das Hebelgesetz:
Am Hebel herrscht also Gleichgewicht, wenn das Produkt aus Kraft und Kraftarm gleich dem Produkt aus Last und Lastarm ist.== Hebelgesetz ==
Das Am Hebel (Schraubenschlüssel) herrscht Gleichgewicht (bewegt sich nicht), wenn das Produkt aus einer Kraft ''F <sub>l</sub>'' und Hebelarm ''l<sub>l</sub>'' auf der linken Seite des Drehpunktes gleich dem Abstand a ihrer Wirkungslinie von Produkt aus Kraft ''F<sub>r</sub>'' und Lastarm ''l<sub>r</sub>'' auf der Drehachse bezeichnet man rechten Seite ist, als Drehmoment. Allgemein läßt sich das Hebelgesetz mit diesem Begriff wie folgt formulierenFormel:
Am Hebel herrscht Gleichgewicht, wenn die Summe der rechtsdrehenden Drehmomente gleich der Summe der linksdrehenden Drehmomenten ist. Rechnet man die linksdrehenden Drehmomente positiv und die rechtsdrehenden negativ, kann man sagen:{{Formel|1=''F<sub>l</sub>''{{*}}''l<sub>l</sub>'' = ''F<sub>r</sub>''{{*}}''l<sub>r</sub>''}}
Am Hebel herrscht Gleichgewicht, wenn die Summe aller Drehmomente D gleich null istEine kleinere Kraft kann also durch einen größeren Hebelarm ausgeglichen werden.
Der Hebel kann == Drehmoment ==Das Produkt aus einer Kraft ''F'' und Hebelarm ''l'' bezeichnet man als kraftumformende Einrichtung Drehmoment ''M'' mit der [[Einheit]] Newtonmeter (z.B. Rolle, Flaschenzug, geneigte EbeneNm) bezeichnet werden, bei der giltals Formel: {{Formel|1=''M'' = ''F''{{*}}''l''}} Das Hebelgesetz kann damit auch über die Drehmomente formulieren: “Was man an Kraft spart Am Hebel herrscht Gleichgewicht, muß man an Weg zusetzen" (Goldene Regel wenn die Summe der rechtsdrehenden Drehmomente ''M<sub>r</sub>'' gleich der Summe der Mechanik). linksdrehenden Drehmomente ''M<sub>r</sub>'' ist:
{{Formel|1=''M<sub>l</sub>'' ==Das Drehmoment===Das Drehmoment stellt ein Maß für die Drehwirkung einer an einem drehbaren starren Körper angreifende Kraft dar. Das Drehmoment ''M ist dabei gleich dem Produkt der angreifenden Kraft F und dem Hebelarm, also dem senkrechten Abstand d ihrer Wirkungslinie vom Drehpunkt:<sub>r</sub>''}}
{{Formel|1=''M = F{{*}}d''}}Goldene Regel der Mechanik ==Der Hebel kann als zwar als kraftsparende Einrichtung verwendet werden aber nur auf Kosten des Weges. [[Arbeit]] lässt sich also nicht durch einen Hebel sparen.
Ist r der Abstand == Motordrehmoment ==[[Bild:4-Stroke-Engine.gif|right]]Die Kurbelwelle setzt die Auf- und Abwärtsbewegung des Angriffspunktes A Kolbens (Kolbenhub) in eine Drehbewegung der Kraft vom Drehpunkt D des betrachteten Körpers und Kurbelwelle um. Voraussetzung hierfür ist γ die Kurbelwangenkröpfung, d. h. der Winkel zwischen Hebelarm (= Kolbenhub/2), an dem die Kolbenkraft über die Pleuelstange an der Kraftrichtung der Kurbelwelle angreift. Da die Kolbenkraft das Produkt von Verbrennungs[[druck]] ''p'' und der Verbindungsgeraden ADKolbenfläche ist, steigt das Motordrehmoment unter folgenden Bedingungen:* größere Kolbenkraft durch größeren Verbrennungsdruck* größere Kolbenkraft durch größeren Kolbendurchmesser bzw. Bohrung* größerer Hebelarm durch längeren Kolbenhub bzw. Kurbelwangenkröpfung Anders gesagt:r Das Motordrehmoment steigt mit dem Druck und Hubraum ''V'' aber nicht mit dem Verhältnis aus Bohrung und Hub, dann gilt für den Betrag als Formel (Viertakter):{{Bruch|ist==|ZL=|BL=''M des Drehmomentes: ''|NL=|ZR=''[[Druck|p]]''{{*}}''V''|BR=<b>──────</b>|NR=4{{*}}π}}
Rechnerisch besteht weiterhin eine Abhängkeit des Motordrehmoments von der [[Leistung]] ''P'' sowie der [[Drehzahl]] ''n'':{{Bruch|ist==|ZL=|BL=''M ''|NL=|ZR= F''[[Leistung|P]]''{{*}}d [[Leistung#Kfz-Technik:_Motorleistung|9.550]]|BR= F{{*}}r{{*<b>──────</b>|NR=''[[Drehzahl|n]]''}}sinγWenn die gleiche Leistung bereits bei einer niedrigeren Drehzahl erreicht wird, ist auch das Motordrehmoment höher.