Typen hefbomen

Veel eenvoudige werktuigen bevatten een hefboom. 

Een enkelvoudige hefboom is een beweegbare balk die zich om een draaipunt (spil) verplaatst. Op de hefboom werken twee krachten:

•  de weerstandskracht van het voorwerp (het gewicht),
•  de aandrijfkracht die op het voorwerp wordt uitgeoefend.

 Deze twee krachten op de balk hebben aangrijpingspunten op zekere afstanden van de spil. Deze afstand wordt de hefboomarm van de kracht genoemd.

De verhouding tussen de weerstandskracht en de aandrijfkracht is het omgekeerde van de verhouding tussen hun hefboomarmen. Hoe dichter de spil bij het voorwerp is (korte hefboomarm) en hoe verder de aangewende kracht van de spil (lange hefboomarm), hoe groter het effect van de kracht op het voorwerp. De verhouding tussen de hefboomarmen is het omgekeerde van de verhouding de krachten.

Een korte hefboomarm brengt een grote kracht over voor een kleine verplaatsing. Omgekeerd brengt een lange hefboomarm een kleinere kracht over, maar is er een grote verplaatsing. 

De hefboom is een onderdeel waarmee men het effect van de aandrijfkracht op een voorwerp kan vergroten om zo de verplaatsing van het voorwerp te maximaliseren.

Verschuif de cursor naar de plaats van het draaipunt.

• Het concept van de hefboom begrijpen.

• Hefbomen in alledaagse voorwerpen kunnen herkennen.

De balk, de schommel en het breekijzer zijn enkelvoudige hefbomen van type 1. De spil bevindt zich tussen het voorwerp en de aandrijfkracht.
In het geval van de schommel worden de krachten aan de uiteinden van de balk uitgeoefend en bevindt de spil zich in het midden. Om de balk te verplaatsen moet de uitgeoefende aandrijfkracht aan de ene kant iets groter zijn dan de uitgeoefende weerstandskracht (het gewicht) aan de andere kant van de spil.
Bij de verplaatsing van de spil in de richting van de weerstandskracht (bij het opkrikken van een steen met een stok) kan met een veel kleinere aandrijfkracht een voorwerp worden opgetild. Bij het breekijzer is dit effect nog veel sterker: de spil bevindt zich heel dicht bij het voorwerp, de hefboomarm van de vloerplank is heel kort en die van de aandrijfkracht heel groot. Het effect van de kracht op de vloerplank is maximaal. Omgekeerd wordt de vloerplank weinig opgetild en is de grootte van de verplaatsing van de persoon van belang.

Een dubbele hefboom is een verbinding tussen twee enkelvoudige hefbomen, symmetrisch gerangschikt om dezelfde spil. De schaar, de tang en de snoeitang zijn voorbeelden waarbij de verhoudingen tussen de krachten vergelijkbaar zijn met krachten die worden verkregen met respectievelijk de schommel, de stok en het breekijzer.

De kruiwagen en de notenkraker zijn hefbomen van type 2: de weerstandskracht bevindt zich tussen de spil (aan een van de uiteinden) en de aandrijfkracht (aan het andere uiteinde).

De menselijke arm en de hengel zijn hefbomen van type 3: de aandrijfkracht wordt uitgeoefend tussen de spil en de weerstandskracht, die zich aan de uiteinden van de hefboom bevinden. Bij dit type hefboom wordt het effect van de aandrijfkracht op het voorwerp verminderd. Daarentegen is de verkregen verplaatsing aan het uiteinde van de weerstandskracht zeer groot (de bal wordt hoog opgetild en de vis komt uit het water). Het kompas en de keukentang zijn dubbele hefbomen met vergelijkbare kenmerken.