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Rollen

Rollen sind kraftumformende Einrichtungen. Sie dienen häufig dazu, um z. B. bei Kranen oder Spannvorrichtungen für Fahrdrähte die Richtung oder den Betrag der aufzubringenden Kraft zu verringern. Dabei wird zwischen festen und losen Rollen unterschieden. Die Kombination aus mehreren festen und losen Rollen wird als Flaschenzug bezeichnet.
Mit Rollen wird keine mechanische Arbeit gespart, sondern lediglich die notwendige Kraft zum Bewegen oder Heben eines Gegenstandes umgelenkt oder verringert, wobei sich im zweiten Fall der Weg entsprechend vergrößert.

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Rollen sind kraftumformende Einrichtungen. Sie dienen häufig dazu, um z. B. bei Kranen oder Spannvorrichtungen für Fahrdrähte die Richtung oder den Betrag der aufzubringenden Kraft zu verringern. Dabei wird zwischen festen und losen Rollen unterschieden. Die Kombination aus mehreren festen und losen Rollen wird als Flaschenzug bezeichnet.

  • Spannvorrichtung für Fahrdrähte mit Rollen

    L. Meyer, Potsdam

Feste und lose Rollen

Mit einer festen Rolle (Bild 2) wird nur die Richtung dieser Kraft verändert. Man spricht deshalb auch von Umlenkrollen. Die erforderliche Zugkraft ist genauso groß wie die Kraft durch die Last. Auch Zugweg und Lastweg sind gleich groß. Für eine feste Rolle im Gleichgewicht gilt bei Vernachlässigung der Reibung:

F Z = F L s Z = s L                     F    Kraft                     s     Weg

  • Feste Rolle: Die Kraft wird nur umgelenkt.

Mit einer losen Rolle (Bild 3) wird der Betrag der aufzuwendenden Kraft verkleinert. Die Kraft durch die Last verteilt sich auf zwei Seile. Der Zugweg vergrößert sich dagegen auf das Doppelte. Für eine lose Rolle im Gleichgewicht gilt bei Vernachlässigung der Reibung sowie der Gewichtskräfte von Rolle und Seil:

F Z = 1 2 F L s Z = 2 s L                     F    Kraft                     s     Weg

  • Lose Rolle: Die aufzuwendende Kraft ist geringer als bei einer festen Rolle.

Häufig nutzt man auch eine Kombination aus loser und fester Rolle. Durch die lose Rolle verringert sich der Betrag der aufzuwendenden Kraft. Mit der festen Rolle kann die Richtung der aufzuwendenden Kraft verändert werden.

Mechanische Arbeit an Rollen

Für Rollen gilt wie für alle kraftumformende Einrichtungen die Goldene Regel der Mechanik:

Was man an Kraft spart, muss man an Weg zusetzen.

Wird die Reibung vernachlässigt, dann gilt: Die mechanischen Arbeiten an einer Rolle sind gleich groß.

F Z ⋅ s Z = F L ⋅ s L                             F Z ,   F L     wirkende Kräfte                             s Z ,   s L     zurückgelegte Wege

In der Praxis wirkt aber ständig Reibung. Darüber hinaus sind die Gewichtskräfte von Rollen und Seilen zu berücksichtigen. Deshalb ist die tatsächlich aufzuwendende Arbeit stets größer als die nutzbare Arbeit.

  • Kombination von fester und loser Rolle

    H. Braun, Berlin

Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Rollen." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/rollen (Abgerufen: 09. June 2025, 11:06 UTC)

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Die Wärme

Die Wärme ist eine relativ komplizierte physikalische Größe, deren Wesen erst im Laufe vieler Jahrzehnte geklärt werden konnte. Heute kann man klar definieren: Die Wärme gibt an, wie viel thermische Energie von einem Körper auf einen anderen Körper übertragen wird.

 Formelzeichen:Q
 Einheit:ein Joule (1 J)

Die Wärme ist wie die mechanische Arbeit eine Prozessgröße, da sie den Prozess der Energieübertragung zwischen Körpern beschreibt.

Der Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad eines Gerätes, einer Anlage oder eines Lebewesens gibt an, welcher Anteil der zugeführten Energie in nutzbringende Energie umgewandelt wird.

Formelzeichen:
Einheit:
η
1 oder in Prozent (%)

Der Wirkungsgrad ist damit ein Maß für die Güte der Energieumwandlung bzw. ein Maß für den Grad der Nutzbarkeit der zugeführten Energie. Er ist immer kleiner als 1 bzw. kleiner als 100 %.

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