Hydraulik bei einer Hebebühne - die Wirkungsweise physikalisch erklärt

Hydraulik - was ist das?

• Unter Hydraulik versteht man die Übertragung von Kräften durch ein Flüssigkeitssystem. 
• Die Entlehnung des Begriffs "Hydraulik" aus dem Griechischen, in dem "hydor" einfach "Wasser" bedeutet, ist dabei zunächst verwirrend, denn in heutigen hydraulischen Anlagen werden - wegen des höheren Siedepunktes - fast ausschließlich Ölgemische verwendet.
• Auch Systeme wie die Hebebühne, bei der mithilfe von Öl aus kleinen Kräften große werden, um Autos oder andere Lasten zu heben, gehören daher in den Bereich der Hydraulik. 
• Übrigens: Rein theoretisch könnte man auch mit Luft hydraulisch arbeiten. Allerdings lassen sich Luft und auch andere Gase leicht komprimieren, im Gegensatz zu Flüssigkeiten, die fast vollkommen imkompressibel sind. Bei der Verwendung von Luft würde also viel Arbeit nutzlos für das Komprimieren des Übertragungsmaterials aufgewendet werden.

Hebebühne - so funktioniert sie physikalisch

• Prinzipiell sind die physikalischen Grundlagen einer Hebebühne relativ einfach, wenn man den Begriff "Druck" - physikalisch als "Kraft pro Fläche" definiert - bei der Erklärung benutzt.


Druckberechnung bei der Hydraulik - die Formel einfach erklärt

Bei einem System, das auf Hydraulik basiert, werden Kräfte umgewandelt. Für die Druckberechnung …

• Flüssigkeiten lassen sich, wie bereits angedeutet, also kaum zusammenpressen, die einzelnen Teilchen können jedoch frei in der Flüssigkeit verschoben werden.
• Hat man also ein abgeschlossenes Flüssigkeitsvolumen und übt irgendwo einen Druck aus, so breitet sich dieser sehr schnell nach allen Seiten hin aus. Vereinfacht könnte man sagen: Auch wenn das System noch so kompliziert aufgebaut ist, wirkt dieser Druck in allen Ecken und Winkeln; in Formeln: p₁ = p₂ mit p als Druck.
• Da Druck aber physikalisch als Kraft pro Fläche definiert ist, können mit dem hydraulischen System auch Kräfte übertragen werden. Ändern sich dabei die verwendeten Flächen, so ändern sich (umgekehrt proportional) auch die Kräfte; wieder in Formeln: F₁/A₁ = F₂/A₂, wobei F jeweils die Kräfte und A jeweils die Flächen darstellen. Diese Formel dient auch zur Berechnung der Kraftübersetzung bei hydraulischen Anwendungen.
• Eine kleine Kraft angewendet auf einer kleinen Fläche kann also eine große Kraftwirkung auf einer großen Fläche entfalten.
• In einfachster Form macht sich dies bereits ein (hydraulischer) Wagenheber zunutze. Dort üben Sie eine kleine Kraft auf eine kleine Fläche aus und heben (mit großer Kraft) eine große Last, nämlich Ihr Auto, an. Allerdings ist mit dem Anheben der Last ein langer Arbeitsweg verbunden.
• Und nicht anders funktioniert auch die Hebebühne, die Sie in jeder Autowerkstatt finden. Statt Antrieb von Hand (wie beim Wagenheber üblich), erfolgt dieser hier natürlich mit einem Motor. Das Prinzip bleibt jedoch gleich: Mit kleiner Kraft wird eine schwere Last gehoben.