Um zu verstehen, wie Hydraulik bzw. hydraulische Systeme funktionieren eignen sich besonders gut entsprechende Bausätze. Auf dem Foto rechts ist ein Hydraulischer Kran zu sehen. Es gibt aber zum Beispiel auch hydraulische Hebebühnen zum selber Bauen.
Womit befasst sich die Hydraulik?
Solche Modell besitzen vorgestanzte Teile und zeigen schön, wie man mit Flüssigkeiten Kraft übertragen und verstärken kann. Hydraulik befasst sich jedoch nicht nur mit der Kraftübertragung durch Flüssigkeiten. Auch Energie- und Signale lassen sich so übermitteln.
Kraft wird bei solchen Bausätzen auf Wasser ausgeübt, indem man den Kolben zum Beispiel einer Spritze betätigt. Diese Kraft ist in der gesamten Flüssigkeit gleich groß. Daher schiebt sich der Kolben einer weiteren Spritze nach außen, wodurch sich der hydraulische Arm hebt (s. Foto).
Wären die Spritzen mit Luft gefüllt, würde der Trick nicht funktionieren, denn Gase lassen sich zusammenpressen. Flüssigkeiten hingegen sind so gut wie inkompressibel, d.h. man kann ihr Volumen durch Druck nicht verkleinern.
Wozu verwendet man hydraulische Systeme?
Hydraulische Systeme sind vor allem auch deshalb interessant, weil man mit einem geringem Kraftaufwand große Effekte erzielen kann. Dies zeigt die Grafik oben, in der das Prinzip einer hydraulischen Presse gezeigt wird. Drückt man den kleinen Kolben nach unten, hebt sich der große Kolben. Pro Flächeneinheit wirkt dabei immer dieselbe Kraft.
Hat der große Kolben zum Beispiel eine doppelt so große Fläche wie der kleine Kolben, so ist die Kraftwirkung nach oben doppelt so groß. Unterscheiden sich die Flächen zum Beispiel um Faktor 10, so ist die Kraft, die von unten auf den großen Kolben wirkt 10 mal so groß wie die, die von oben auf den kleinen Kolben drückt.
Hydraulische Maschinen findet man im Alltag häufig: Die Bremsen von Autos, Bagger, Krane, Hebebühnen – sie alle arbeiten mit hydraulischen Systemen. Als Flüssigkeiten kommt normalerweise aber kein Wasser zum Einsatz sondern Öl oder andere spezielle Fluide wir zum Beispiel Bremsflüssigkeit.
