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Kräfte


Tauziehen im Team
Tauziehen im Team
Kraft und Gegenkraft
Bsp.: Zwei Teams einer Gesprächsgruppe zum Thema Win-win Situationen stehen sich bei einem interaktiven Tauziehen gegenüber. Mannschaft A bringt enorme Kräfte auf. Mannschaft B hält konsequent dagegen. Natürlich will keine Mannschaft verlieren. Was muss passieren, damit die Mittenmarkierung nicht auf die Seite einer Mannschaft wandert? Beide Mannschaften müssen gleich stark ziehen!

Das erste Newtonsche Gesetz sagt aus, dass jeder Körper, der eine Kraft auf einen anderen Körper ausübt auch eine Gegenkraft erzeugt. Erfährt ein Körper auf den Kraft und Gegenkraft wirken keine Beschleunigung sind Kraft und Gegenkraft gleich groß, liegen auf einer Wirkungslinie, wirken aber entgegen gesetzt. Bei unserer Versuchsgruppe stellt das Seil die Wirkungslinie dar. Beide Mannschaften ziehen genau in die entgegengesetzte Richtung. Das Seil, und damit auch die beiden Gruppen, erfahren keine Beschleunigung (Bewegung) in eine Richtung, da sonst eines der Teams verloren hätte

In einer Zeichnung lässt sich eine Kraft als Pfeil grafisch darstellen. Die Länge des Pfeiles zeigt dabei (im jeweiligen Maßstab) die Größe der Kraft, und die Richtung auf der Wirkungslinie an.

Wirken zwei Teilkräfte ( F1 und F2) auf einen Körper (wie oben bei unserer Gesprächsgruppe) kann man beide Teilkräfte miteinander verrechnen. Wirken sie auf einer Linie in gleicher Richtung werden sie addiert, in entgegengesetzter Richtung subtrahiert. Die so errechnete Kraft (= resultierende Kraft), ist im oberen Fall gleich Null. Daher erfährt keine der Gruppen eine Beschleunigung - das System bleibt in Ruhe.


Harry nach seiner Diät
Harry nach seiner Diät
Kraftwerte
Kraft bedeutet, die Fähigkeit Arbeit zu verrichten. In Sicherungssystemen ist vor allem die Erdanziehungskraft maßgebend. Eigentlich besteht ein großer Teil unseres Lebens darin, sich dieser Kraft, die uns zum Erdmittelpunkt hin beschleunigt, zu widersetzen.
Wenn wir den Kampf verlieren beträgt unsere Beschleunigung um die 10 m/s2.  Die Größe der Gewichtskraft wird also durch zwei Dinge bestimmt: zum einen durch die Erdbeschleunigung (die können wir nicht ändern) und zum anderen durch unsere Masse (die könnten wir ändern ...)

Ein Beispiel:
Harry ( er wiegt nach erfolgreicher Frühjahrsdiät 80 kg) steht bewegungslos auf einem Mowhawkwalk
( hier bei uns auf der Erde, also mit einer Erdbeschleunigung von ca. 10 m/s² ). Es wirkt dadurch auf ihn eine Gewichtskraft von ca.:
Fg = m * g
80kg * 10 m/s2 = 800N oder 0,8 KN

Da wir alle täglich auf unserer Waage stehen und wir die Wahrheit nur in Form von kg Zahlen erfahren, können wir mit den 800 N keinen praktischen Erfahrungswert in Deckung bringen.
In der Praxis kann man daher die Krafteinheit Newton annähernd mit der Masseneinheit Kilogramm gleichsetzen. Dabei gilt:

1 N = 0,1 kg = 100 g
10 N = 1 kg
1 KN = 100 kg
10 KN = 1000 kg = 1 t


Dynamische Kräfte in Sicherungen – eine qualitative Betrachtung
Beschleunigung, Verzögerung

Die bisherigen Betrachtungen sind immer nur von statischen Situationen und Kräften ausgegangen.
Die Gruppe steht auf dem Mohawkwalk und wippt auf dem Seil, ein Teilnehmer stürzt in seine Cowtails und wird von der Sicherung gehalten. Ein Teilnehmer springt an das installierte Schwungseil, usw. Die Anzahl der Situationen in denen dynamische Kräfte eine Rolle spielen und von uns berücksichtigt werden müssen ist unendlich groß.


Sturz beim Mastaufstieg
Sturz beim Mastaufstieg
Beispiel  - Mastaufstieg
Ein Seilgartentrainer steigt in einer stationären Anlage mit Hilfe von Grampen einen Mast hoch. Mit Hilfe eines Cowtails ohne Bremse sichert er sich (verbotener Weise) an den Grampen. Es kommt zum Sturz.

Sturzverlauf:
Nach der möglichen Sturzhöhe, die von der Schlingenlänge begrenzt wird, spannt sich das Seilstück und bremst den Körper bis zum Stillstand ab. Durch die elastischen Eigenschaften des Seilstückes, des Gurtes und unseres Körpers wird der Bremsweg bestimmt. Der Bremsweg ist dabei die Strecke, die zusätzlich zur theoretischen Sturzhöhe (= 2* Seillänge ) zurückglegt wird. Ein langer Bremsweg führt zu "weichen" Stürzen, welche die Kräfte auf das gesamte System verringern. Der Bremsweg ist in unserem Beispiel sehr klein. Das Seilstück hat nur einen geringen Spiel- und Zeitraum zur Verfügung, den Sturz abzufangen. Es kommt zu einer „Vollbremsung“. Die Größe die ein Maß für die „Härte“ eines Sturzes darstellt, ist der Sturzfaktor. Die Definition ist wie folgt: Sturzfaktor = Sturzhöhe/ausgegebene Seillänge. Der Sturzfaktor hat keine Einheit sondern ist lediglich eine Verhältniszahl.

Im Beispiel kann der Sturzzug deutlich die 6 KN (angenommener Grenzwert ab dem unser Körper die Kräfte nicht mehr unverletzt aufnehmen kann) überschreiten. Es gibt ein großes Verletzungsrisiko. Die Festigkeit der Grampen ist zudem nicht für diese hohe Belastung ausgelegt.

Für uns folgt daraus:
  • Grampen dürfen nicht als Sicherungspunkte beim Mastaufstieg benutzt werden.
  • Befindet sich bei der Selbstsicherung der Aufhängepunkt der Sicherung unterhalb des Einbindepunktes am Gurt, müssen wir mit einem Falldämpfer arbeiten.
  • Ist genügend freier Raum unterhalb des Stürzenden, sollten wir versuchen, einen möglichst langen Bremsweg zu erreichen. Damit vermeiden wir "harte" Stürze.


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