Theorie:
Die Schiefe Ebene ist der einfachste Mechanismus, den man nutzen kann, um beim Heben einer Last Kraft zu sparen.
Schiefe Ebenen spielen im Alltag eine große Rolle, z.B. bei Straßen. Man nutzt die schiefe Ebene, um schwere Lasten nach oben zu ziehen. So wird es leichter die Anziehungskraft der Erde zu überwinden, als wenn man sie senkrecht nach oben hebt.
Je größer das Verhältnis der Länge der schiefen Ebene zu ihrer Höhe (also je flacher sie ist), desto weniger Kraft braucht man. Wenn die Länge der schiefen Ebene und die Höhe sind, dann beträgt die Einsparung an Kraft den Faktor .
Beispiel:
Wenn die länge der schiefen Ebene \(m\) und ihre Höhe \(m\) beträgt, dann ist die Einsparung an Kraft der Faktor . Man benötigt also nur ein Fünftel so viel Kraft, um die Last entlang der schiefen Ebene zu bewegen, wie man bräuchte um sie senkrecht zu bewegen.
Wichtig!
Mithilfe der schiefen Ebene wird Kraft eingespart, aber die Strecke wird verlängert.
Stufen bilden eine schiefe Ebene. Je steiler die Ebene, desto schwieriger ist es sie hinaufzusteigen.
Die Schraube ist auch ein Beispiel der schiefen Ebene.
Wenn man um die zylindrische Fläche der Schraube ein Schraubengewinde macht, erhält man die schiefe Ebene. Je flacher die so gebildete Ebene ist, desto enger ist das Schraubengewinde, und desto leichter ist es die Schraube, z.B. in einen Baum, einzuschrauben.
Noch ein Beispiel der schiefen Ebene ist ein Keil.
Nach dem Prinzip des Keils funktionieren beispielsweise Scheren, Messer, Nadeln und Äxte. Die Kraft, die auf die obere Fläche des Keils einwirkt, verteilt sich auf Kräfte, die in beide Seiten gerichtet sind. Je kleiner der Winkel der Abschrägung des Keils, desto größere Einsparung der Kraft.