259. Die Schraube.

Die ^Schraubenlinie^ ist eine doppelt gekrümmte Linie, welche entsteht,

wenn man ein rechtwinkliges Dreieck mit einer Kathete längs der Kante

eines Cylinders befestigt und nun um den Cylinder wickelt; die

Hypotenuse hat dann die Form der Schraubenlinie. Sie entsteht auch, wenn

ein Punkt sich auf einem Cylindermantel so bewegt, daß er um den

Cylinder herumgeht und zugleich sich längs des Cylinders bewegt. Sie

entsteht auch, wenn ein Cylinder um seine Achse gedreht und zugleich

längs der Achse verschoben wird; ein während dieser Bewegung des

Cylinders ruhig gehaltener Punkt, etwa die Spitze eines Bleistiftes,

beschreibt dann auf dem Cylindermantel eine Schraubenlinie; sie entsteht

auch, wenn ein Cylinder um seine Achse gedreht wird, und ein Punkt sich

längs einer Cylinderkante bewegt. Diese letzten Arten benützt der

Mechaniker, um eine Schraubenspindel herzustellen, das ist ein Cylinder,

auf dessen Mantel eine längs einer Schraubenlinie laufende Erhöhung sich

befindet. Die ^Schraubenmutter^ ist ein Stück Holz oder Metall, das

durchbohrt ist und in dieser Durchbohrung eine fortlaufende Vertiefung

von der Art hat, daß die Erhöhungen der Spindel gerade hineinpassen.

[Abbildung: Fig. 345.]

Es sei die Mutter so befestigt, daß die Spindel vertikal steht; unten an

der Spindel sei die Last ~Q~ befestigt, so wirkt sie in der Richtung der

Spindel, und ruht als Last auf den nach oben gerichteten Flächen der

Schraubengänge der Schraubenmutter; diese stellen aber gleichsam eine

^schiefe Ebene^ dar, deren ^Höhe^, wenn wir bloß einen Umgang

betrachten, ^gleich dem Abstande zweier Schraubengänge ist^ (Ganghöhe),

^und deren Basis gleich dem Umfange der Spindel ist. Die Last sucht sich

nach abwärts zu bewegen^, indem sie die Spindel längs der Schraubengänge

dreht. Will man diese Bewegung hindern, also die Schraube ins

Gleichgewicht setzen, so muß man die Spindel oben drehen, also eine

^Kraft^ ~P~ ^anbringen, die senkrecht zum Radius der Spindel wirkt, die

also parallel der Basis der schiefen Ebene wirkt^. Man kann sonach die

Schraube als schiefe Ebene ansehen, bei der die Last senkrecht zur

Basis, die Kraft parallel zur Basis wirkt; #also verhält sich Kraft zur

Last wie Höhe zur Basis, also wie Ganghöhe zum Umfang der Spindel#;

~P : Q = h : 2 r π~.

Meist bringt man nicht die Kraft ~P~ am Ende des Spindelradius ~r~ an,

sondern verlängert diesen Radius stabförmig bis zur Länge ~R~

(^Schlüssel^), und bringt am Ende des Schlüssels die Kraft ~p~ an; man

sieht, daß ~P~ und ~p~ wie Kräfte an einem Hebel wirken, also:

~p : P = r : R~;

dies verbunden mit

~P : Q = h : 2 r π~

gibt:

~p : Q = h : 2 R π~

also: #Kraft zu Last wie Ganghöhe zum Umfange des vom

Schraubenschlüsselende beschriebenen Kreises.#

Der Kraftgewinn kann leicht bedeutend groß gemacht werden, denn die

Ganghöhe ist stets klein (z. B. 1 _cm_); den Schlüssel kann man lang

wählen (z. B. 50 _cm_), dann ist der Umfang = ~2 R π~ = 2 · 50 · 3,14 =

314 _cm_, also der Kraftgewinn = 314. Hiervon geht stets ein

beträchtlicher Teil durch die Reibung verloren.

^Goldene Regel^: Dreht man die Spindel einmal herum, so ist der Weg der

Kraft gleich dem Umfang des Schraubenschlüsselkreises (314 _cm_), der

Weg der Last ist eine Ganghöhe (1 _cm_) d. h. die Last ist nur um eine

Ganghöhe (1 _cm_) gehoben; sovielmal also die Kraft kleiner ist als die

Last (314 mal), ebensovielmal ist ihr Weg größer als der Weg der Last

(314 mal). Demnach ist auch bei der Schraube die Arbeit der Kraft = der

Arbeit der Last (Gesetz der Maschinen).

Lehrbuch der Physik zum Schulgebrauche. · 第 282 / 340 题