Versuchsdurchführung
a) Schraube in Holzklotz
In einen Holzklotz ist eine Holzschraube mit sechskantigem Kopf und Schlitz eingeschraubt.
Ein Student versucht nun die Schraube mithilfe eines Schraubendrehers aus dem Holzklotz herauszudrehen. Dabei zeigt sich, dass der Student mit dem Schraubendreher nicht in der Lage ist die Schraube zu lösen.
Ein weiterer Student wird nun gebeten mit einem Schraubenschlüssel ebenfalls zu versuchen, die Schraube zu lösen.
Dieser Student schafft es dabei ohne Probleme und mit geringer Kraftaufwendung die Schraube herauszudrehen.
Erklärung
Das Drehmoment ist vektoriell gegeben durch
\(\vec{M}=\vec{r} \times \vec{F}\)
, wobei \(\vec{r}\) den Vektor vom Bezugspunkt des Drehmomentes zum Angriffspunkt der Kraft \(\vec{F}\) bezeichnet. Da der Durchmesser des Schraubendrehers nur etwa 4-5cm beträgt, ist das resultierende Drehmoment relativ gering. Für den Schraubenschlüssel mit einer Länge von ca. 20 cm ist damit das resultierende Drehmoment bei gleicher Kraft 4-5mal höher als beim Schraubendreher.
Somit kann ein Student mit dem Schraubenschlüssel auch bei geringerer Kraftanwendung die Schraube einfach aus dem Holzklotz lösen.
b) Briefwaage
Zur Demonstration einer weiteren Anwendung des Drehmomentes, ist eine Briefwaage als Vorführobjekt vorhanden.
Bei der Briefwaage ist zusätzlich der Hebelarm abgewinkelt, sodass sich die Hebelarme l1 und l2 in verschiedener Weise ändern.
Daraus ergibt sich eine nichtlineare Skala, sodass an den Enden die Lage der Teilstriche sehr dicht ist, während in der Mitte ein größerer Abstand, also eine höhere Auflösung erreicht wird.