Maschinen

Im Altertum wurden die wichtigsten einfachen Maschinen zusammengefaßt als „die mächtigen Fünf“.

1. Hebel
2. schiefe Ebene
3. Keil
4. Schraube
5. Rad

Hebel:

Flaschenöffner

Ein Hebel des täglichen Gebrauchs.

Bei den unterschiedlichsten Arbeiten lernte der Mensch bereits die Wirkung eines Hebels kennen. 250 v. Chr. wurde dessen Wirkung von Archimedes nachgewiesen. Beim Anheben einer schweren Last, z. B. eines Steines stellte sich heraus, dass ein darunter gelegter Ast das Heben enorm erleichterte und so entwickelten sich die ersten Hebel. Der Hebel ist heute noch unverändert im Einsatz: Zum Beispiel als Spaten, Mutternschlüssel, Flaschenöffner, usw.

Herodot (484-425 v. Chr.) besuchte die Pyramiden in Ägypten. Er erklärte in seinen Beschreibungen den Bau der Pyramiden mit Hilfe von Hebelmaschinen: Steinblöcke wurden mit diesen Hilfsmitteln von einer Steinschicht zur nächsten gehoben. Da diese Erklärungen von Fremdenführern aus seiner Zeit stammten, werden sie als nicht gesichert angenommen.
Teilweise noch heute in Gebrauch ist der „Schaduff“: Dabei handelt es sich um ein traditionelles Wasserhebegerät, mit dessen Hilfe – ähnlich einem Löffel – Wasser aus dem Fluss in Bewässerungssysteme geschöpft wird.

Schiefe Ebene:

Um den Pharaonen ein angemessenes und prachtvolles Grabmal zu erbauen und ihnen Dinge für das Leben nach dem Tod mitzugeben, wurden von den Ägyptern die Pyramiden gebaut. Da Turmdrehkran, Luftschiff oder Hubschrauber noch unbekannt waren, musste man auf einfachere Mittel zurückgreifen:

Man errichtete eine mit der Pyramide mitwachsende schiefe Ebene als Sand- oder Erddamm, welche an die Straße gebaut wurde, über die die Steine vom Nil herangeschleift wurden. Auf der schiefen Ebene wurden die Steine auf Kufen bis an ihr Ziel befördert; eventuell wurde die aufzubringende Arbeit durch Unterlegen einer Walze erleichtert. Mit dem fortschreitendem Bau mußte die schiefe Ebene ebenfalls „mitwachsen“, wodurch sie zwangsläufig steiler wurde. So wurde die Beförderung der Steine bis in ca. 140 Meter Höhe (Cheops-Pyramide, um 2700 v. C. erbaut) immer schwerer.

Keil:

Wenn man sich die schiefe Ebene als einen beweglichen Körper vorstellt, so hat man einen Keil. Dieser kann entweder zum Spalten von Baumaterialien (z. B. Holz) oder aber zum Anheben von Lasten verwendet werden. Falls die zu hebende Last (z. B. ein Gesteinsbrocken) keinen Angriffspunkt für ein Hebezeug (z. B. einen Hebel) bietet, wird ein Keil unter eine Last geschlagen. Dadurch wird diese geringfügig angehoben und in den entstehenden Spalt kann nun ein Hebel geschoben werden. Mit dessen Hilfe kann die Last dann problemlos weiterbefördert werden.

Schraube:

Eine konsequente Anwendung der schiefen Ebene ist zweifellos die Schraube, die als Hebeschraube sowie als endlose Schraube in Getrieben zum Einsatz kam. Als Archimedische Schraube wird ein Wasserhebegerät bezeichnet, mit welchem Wasser äußerst einfach in einem kontinuierlichen Prozess gefördert werden kann.

Schraube

Der deutsche „Mechanicus“ (im heutigen Sinne „Ingenieur“) Jacob Leupold (1674-1727) fasste in seinem neunbändigen Werk „Theatrum machinarium“ das technische Wissen seiner Zeit unter neuen Aspekten zusammen und schuf eine neue Systematik. In seiner Erklärung der endlosen Schrauben findet sich die Kritik, dass die abgebildeten Maschinen unbrauchbar sind: „Eine Maschine des Ramelli mit 4 Schrauben ohne Ende womit hier gewiesen wird das solche Inventiones ohne verstand inventieret und gar nicht practicabel sind.“. Heftig geht er in seinen Schriften gegen die sog. „betrügerischen Maschinenbauer“, „Arkanisten“ (Arkanum = Geheimmittel, Wundermittel) bzw. „mechanischen Helden“ vor, die schöne Bilder von Maschinen zeichnen oder zeichnen ließen, aber zur Realisierung sowie Berechnung der Leistung und Kosten nicht in der Lage waren.

Rad:

Das Rad ist in seiner Funktion mit der des Hebels verwandt, da sich auch hier ein einarmiger Hebel um eine Achse dreht. Eine der ersten Zeichnungen, die vermutlich einen Wagen mit Rädern darstellt, entstand in Mesopotamien vor ca. 5.500 Jahren. Eine besondere Anwendung findet das Rad als Rolle im Flaschenzug oder auch als einfache Umlenkrolle. Genauso wurden Rollen häufig auch als Walze verwendet, da sie beim Transport von Lasten die Reibung minderten.

Das Rad bzw. die Rolle, dessen genaues Erfindungsdatum uns leider verborgen bleibt, ist in seiner Funktion mit dem Hebel verwandt: Es dreht sich als einarmiger Hebel um die Achse. Eine der ersten Zeichnungen, die möglicherweise einen Wagen mit Rädern darstellt, entstand in Sumer (Mesopotamien) vor ca. 5500 Jahren. Anwendung findet die Rolle besonders im Flaschenzug oder als einfache Umlenkrolle. Als Walze wurden Rollen zur Minderung der Reibung oft unter zu verschiebende Lasten gelegt.

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