Grundlage der Prothesenstatik - Das Hebelgesetz

Statik ist das Zauberwort der Planung einer Interims- oder Immediatprothese. Technisch betrachtet ist Statik der Bereich der Mechanik, der sich mit Kräften in einem unbewegten System beschäftigt. Geht es um bewegte Systeme, redet man von der Dynamik. So gesehen ist es also richtig von Statik zu reden, da sich eine Interims- oder Immediatprothese ja gerade nicht bewegen soll.

Das Hebelgesetz

Grundlage der Überlegungen zur Statik der Partiellen Prothese ist das Hebelgesetz. Dazu eine kleine Geschichte aus dem Mammut-Buch der Technik von David Macaulay.

"Bevor ein Mammut an seinen Bestimmungsort verschifft wird muss es gewogen werden. In einem Dorf war ich in der glücklichen Lage, diese Prozedur aus nächster Nähe beobachten zu können. Ein kräftiger Baumstamm wurde genau in seiner Mitte auf einen Findling gelegt. Ein Ende wurde auf den Boden gedrückt und man ermunterte das Mammut, sich darauf zu setzen. Kaum schien das Tier sich einigermaßen bequem niedergelassen zu haben, da kletterten auch schon einige Dorfbewohner auf das andere Ende des Stamms. Langsam sank ihr Ende hinunter während das bestürzte Mammut sich nach oben bewegte. Wenn der Baumstamm sich in der Waagerechten befinde, so sagte man mir, entspreche das Gesamtgewicht der Dorfbewohner dem des Mammuts. Das erschien mir sehr einleuchtend.

In diesem Augenblich entdeckte ich auf der anderen Seite des Dorfplatzes ein anderes Mammut von ähnlicher Größe das auch gerade gewogen werden sollte. Doch hier benötigte man weit weniger Personen als Gegengewicht. Während ich mich schon auf einen Katastrophe gefasst machte, rollten einige Leute den Findling näher auf das Mammut zu. Als das Mammut endlich seine Stellung eingenommen hatte, kletterte lediglich einen handvoll Dorfbewohner auf das andere Ende des Baumstamms. Zu meiner Verblüffung hielten sich die Dorfbewohner und das Mammut die Waage. Man informierte mich, dass das Produkt aus der Länge des Baumstamms von den Dorfbewohnern bis zum Findling und ihrem Gesamtgewicht genau gleich sei dem Produkt aus Länge des Baumstammes vom Mammut bis zum Findling und seinem Gewicht. Gerade war ich emsig damit beschäftigt, anhand eigener Berechnungen diese höchst unwahrscheinliche Theorie zu überprüfen, als ich Schreie vernahm. Offensichtlich waren nicht alle Dorbewohner gleichzeitig vom Baumstamm abgesprungen, weshalb ein junger Bursche unglücklicherweise hoch in die Luft katapultiert wurde. Ich machte mir einige Notizen und hoffte, dass sie mir eines Tages nützlich sein könnten."

Arbeitsauftrag

Der Tag, an dem die Notizen nützlich sind, ist heute gekommen. Probiere mit Hilfe eines Lineals einem 10 Cent-Stück als 4,0 g schwerer Dorfbewohner, einem (Plastik)Mammut und einem Stift als Findling aus, ob die höchst unwahrscheinliche Theorie stimmt und wiege dein (Plastik)Mammut.

Erstelle ein Poster um die Geschichte oben zu erklären. Nutze zur Beschreibung die Begriffe: Drehpunkt, Lastarm, Last, Kraft, Kraftarm. Vielleicht kann man sogar eine mathematische Beziehung aufstellen? Zur Hilfe kannst du dir auch die Bilder rechts anschauen.

Sammle anschließend Beispiele für die Anwendung des Hebelgesetzes im Alltag und skizziere sie in das Poster.