Drehmoment

Was ist ein Drehmoment?

Das Drehmoment beschreibt die Drehwirkung einer Kraft um eine Achse. Es ist nicht die Kraft selbst, sondern das Produkt aus Kraft und senkrechtem Abstand zur Drehachse — dem Hebelarm.

Mit einem kurzen Schraubenschlüssel braucht man viel Kraft, mit einem langen wenig — die Drehwirkung ist in beiden Fällen gleich. Genau diese Größe heißt Drehmoment.

Die Formel

M = F · r

Voraussetzung: F wirkt senkrecht zu r.
Allgemein: M = F · r · sin(α), wobei α der Winkel
zwischen Kraft und Hebelarm ist.

Die Einheit des Drehmoments ist N·m (Newtonmeter) — nicht zu verwechseln mit Joule (1 J = 1 N·m), denn Drehmoment ist eine Kraft × Weg, der senkrecht zur Kraft steht, also keine Energie.

Die Variablen

Minimal-Beispiel

Eine Kraft von 50 N greift an einem 0,3 m langen Hebel an:

M = 50 · 0,3
  = 15 N·m

Praxis-Beispiele

Beispiel 1 — Drehmomentschlüssel

Eine Radmutter braucht 110 N·m. Welche Kraft an einem 35-cm-Schlüssel?

F = M / r
  = 110 / 0,35
  ≈ 314 N

Beispiel 2 — Motor

Ein Pkw-Motor leistet 250 N·m maximales Drehmoment. Welche Tangentialkraft wirkt damit auf eine Kupplungsscheibe mit Wirkradius 0,12 m?

F = M / r
  = 250 / 0,12
  ≈ 2.083 N

Beispiel 3 — Pedalkraft am Fahrrad

Ein Radfahrer tritt mit 400 N auf das Pedal, Kurbellänge 17,5 cm:

M = 400 · 0,175
  = 70 N·m

Beispiel 4 — Hebelarm rückwärts

Eine elektrische Schraubmaschine hat 8 N·m Drehmoment. Damit reißt ein Schraubendreher in der Hand des Anwenders mit ca. 5 cm „Hand-Hebelarm". Welche Reaktionskraft spürt die Hand?

F = M / r
  = 8 / 0,05
  = 160 N

Bei einem festsitzenden Schraubenkopf reißt die Maschine das Handgelenk mit ≈ 16 kg Drehkraft mit — daher Drehmomentbegrenzer.