Hebemaschinen im Beruf – Arbeit, Leistung, Wirkungsgrad

Was sie zeigt

Um eine Last der Masse m um die Höhe h anzuheben, ist die Nutzarbeit A = mgh nötig; sie hängt nur von Last und Höhe ab, nicht davon, wie schnell gehoben wird. Leistung ist Arbeit pro Zeit, P = A/t = F·v; wer dieselbe Last doppelt so schnell hebt, braucht also die doppelte Leistung. Reale Maschinen verlieren Energie durch Reibung in Rollen, Seilen und Getrieben, deshalb muss der Motor mehr Gesamtarbeit verrichten als die Nutzarbeit. Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von Nutzarbeit zu Gesamtarbeit und liegt immer unter 100 %.

So funktioniert es

Wählen Sie den Maschinentyp, stellen Sie Masse der Last und Hubhöhe ein und klicken Sie auf Probehub: Die Last steigt, und der Energiebalken teilt sich in nutzbaren Anteil und Verlust. Ändern Sie dann jeweils nur eine Größe: Erhöhen Sie die Hubgeschwindigkeit und vergleichen Sie, was mit Arbeit und Leistung geschieht, oder erhöhen Sie den Reibungsverlust und beobachten Sie Gesamtarbeit und Wirkungsgrad. Die Lernenden können jede Anzeige mit einer eigenen Rechnung überprüfen.

Einstellbare Parameter

• Maschinentyp Baukran, Aufzug für Ernteprodukte, Personenaufzug
• Masse der Last 50–3000 kg
• Hubhöhe 2–40 m
• Hubgeschwindigkeit 0,2–3 m/s
• Reibungsverlust 0–45 %

Fragen zum Erkunden

1. Was passiert mit Nutzarbeit und Leistung, wenn die Last doppelt so schnell gehoben wird?
2. Warum liegt der Wirkungsgrad einer realen Hebemaschine immer unter 100 %?
3. Wie viel Gesamtarbeit muss der Motor verrichten, um 500 kg bei 20 % Reibungsverlust 12 m hoch zu heben?