Die Kraftübertragung in Flüssigkeiten

Wenn man sich den Stempeldruck in Flüssigkeiten zunutze macht, dann ist es möglich, so den Betrag und den Ort der Angriffsfläche einer Kraft zu verändern. Dies wird im Alltag oft genutzt und ist unter dem Begriff der Hydraulik bekannt. Das Prinzip wird unter anderem bei hydraulischen Wagenhebern oder Hebebühnen verwendet.

Deutlich wird die Funktionsweise einer Hydraulischen Presse an folgender Zeichnung:



Wird der Stempel Q2 herabgedrückt, entsteht in der Flüssigkeit ein Stempeldruck, der überall gleichmäßig stark wirkt. Er ist gleich dem Quotienten der herabdrückenden Kraft F2 und der Fläche A2 von Q2.
p = F2 / A2
Die feststehenden Wände des Gefäßes können nicht weggedrückt werden, wohl aber der Stempel Q1. Will man die Kraft F1 berechnen, die ihn heraufpresst muss man nur den Druck p mit der Fläche A1 von Q1 multiplizieren.
F1 = p * A1
Wenn man diese beiden Gleichungen miteinander kombiniert, kommt man zu folgender Formel:

F1= F2 * A1 / A2
oder
F1 / F2 = A1 / A2

Man sieht daran, dass die beiden Kräfte das gleiche Verhältnis haben, wie die Stempelflächen. Ist also die Fläche des drückenden Stempels kleiner als die des hebenden, dann wird die Kraft vervielfacht, wie es auch bei Wagenhebern der Fall ist, wo große Lasten mit verhältnismäßig kleinen Kräften gehoben werden.

Wichtig ist es allerdings, zu beachten, dass dadurch keinerlei Arbeit gespart werden kann. Der hebende Stempel wird zwar mit größerer Kraft heraufgedrückt, dafür aber nicht so weit, wie der drückende Stempel, so das die Arbeit als Produkt von Kraft und Weg gleich bleibt.