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Zahnrad

Das Zahnrad könnte auch „Zackenrad“ heißen. Die Zähne (Zacken) eines Zahnrads und die Lücken dazwischen sind gleich groß. So passen die Zähne eines weiteren Zahnrades genau in diese Lücken, genau wie du die Finger von einer Hand zwischen die der anderen schieben kannst. Wenn die Zähne eines Zahnrads in die Lücken eines anderen Rades greifen, drücken die Zähne des ersten Rads die Zähne des zweiten Zahnrades weiter. Dreht sich das erste Zahnrad im Uhrzeigersinn, so rotiert das zweite nun gegen den Uhrzeigersinn (siehe Abb.1).

Eine spannende Beobachtung kannst du beim Fahrrad machen. Hier wird die Drehbewegung allerdings mit einer Kette von dem Zahnrad mit den Pedalen auf das Zahnrad am Hinterrad übertragen. Deshalb dreht sich das Hinterrad in die gleiche Richtung wie die Pedale (siehe Abb. 2). Mit der Gangschaltung kannst du nun die Kette auf unterschiedlich große Zahnräder am Hinterreifen umlenken.

 

Fährst du bergab, wählst du einen großen Gang. Das bedeutet also ein kleines Zahnrad am Hinterreifen. Ist dieses halb so groß wie das Zahnrad an den Pedalen (hat also nur die Hälfte der Zacken wie vorne), dann bedeutet eine halbe Umdrehung mit den Pedalen, eine ganze Umdrehung des Hinterreifens. Dafür musst du aber viel Kraft aufwenden. Fährst du bergauf, dann ist es umgekehrt: Ein kleiner Gang bedeutet ein großes Zahnrad hinten. Bei doppelt so vielen Zähnen bedeutet eine Umdrehung vorne nun hinten eine halbe Umdrehung. Deshalb musst du öfters treten aber weniger Kraft aufwenden.

Das gilt natürlich auch für Zahnräder, die direkt ineinander greifen. Hier dreht sich dann das kleine Rad schneller als die beiden größeren. Außerdem kannst du sehen, dass sich die Drehrichtung von einem Zahnrad zum nächsten wechselt. Das dritte Zahnrad in der Reihe dreht sich also in die gleiche Richtung wie das erste (siehe Abb. 3).

Zahnräder werden dann eingesetzt, wenn normale Räder die Kraft nicht gut übertragen können. Bei einer steilen Eisenbahnstrecke würden die Räder auf den glatten Schienen rutschen. Deswegen wird hier eine Zahnradbahn gebaut. Bei der Zahnradbahn ist zwischen den Schienen eine dritte Schiene mit Zähnen, in die ein Zahnrad der Lokomotive greift.

 



Beispiele für Zahnräder aus dem Poster "Mechanik in meiner Welt":
Armbanduhr, Standuhr, Küchenrührgerät, Zahnradfabrik, Fahrrad

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