HefboomEen hefboom is een mechanisme waarmee een kleine kracht in combinatie met een grote beweging wordt omgezet in een kleine beweging die een grote last verplaatst, waarvoor een grote kracht nodig is. Dit principe was geformuleerd door de Griekse wis- en natuurkundige Archimedes, die berekende hoe hij met een hefboom de aarde zou kunnen optillen. Hij vertelde aan zijn landgenoten: "Geef mij een steunpunt en ik verplaats de aarde." Algemeen principeHet natuurkundige principe dat aan de hefboomwerking ten grondslag ligt is de arbeid: kracht maal verplaatsing. De kleine kracht grijpt aan op het uiteinde van de lange arm van de hefboom. De verrichte arbeid is het product van de uitgeoefende kracht en de verplaatsing. De last bevindt zich aan het uiteinde van de korte arm van de hefboom en ondergaat een kleinere verplaatsing dan de uitgeoefende kracht. De last kan daarmee (veel) groter zijn dan de uitgeoefende kracht. Kracht en arm kunnen elkaar compenseren in hun product, maar de verrichte arbeid blijft gelijk. De katrol werkt volgens hetzelfde principe. VergelijkingDe klassieke vergelijking luidt met
Dit is een bijzonder geval van de evenwichtsvergelijkingen, die hier als volgt luidt:
Oftewel, op basis van de Wetten van Newton moet voor de evenwichtssituatie gelden dat de som van de momenten om het draaipunt gelijk is aan 0 (nul). Hieruit volgt ook direct de hefboomregel; als men de kracht op de hefboom om een last te tillen kleiner maakt, moet de arm (afstand tot het draaipunt) groter worden (en omgekeerd). Drie soortenMen kan drie soorten hefbomen onderscheiden naar de volgorde van last, draaipunt en kracht:[1]
Praktische toepassingen
VariantenHetzelfde principe is ook van toepassing bij sommige tandwieloverbrengingen voor een draaiende beweging en in weer een andere vorm bij takels. Een verfijnde uitwerking van het principe van Archimedes wordt gevonden in de theorie van virtuele arbeid. Hiermede kan het verband tussen kracht en last uitgerekend worden voor alle mogelijke vormen van overbrenging tussen beide, zoals tandwielen, katrollen, schroef en moer (autokrik) of hydraulisch (hydraulische krik). Overdrachtelijke betekenis: economieMen spreekt in andere vakgebieden ook van hefboomwerking wanneer een kleine invloed wordt aangewend om een groot effect te bereiken, bijvoorbeeld bij het hefboomeffect in de economie en de handel in derivaten. Winsten worden relatief groter, maar verliezen ook. Er is meer kans dat zelfs de gehele netto-investering verloren gaat, en afhankelijk van het geval kan er ook nog een restschuld overblijven, waarbij er dus aan het eind nog geld toe moet worden betaald. Voorbeelden:
Zie de categorie Levers van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.
Bronnen, noten en/of referenties
|