Drehmoment (Nm) und physikalische Arbeit (Nm)


Mitunter wird das Drehmoment mit dem Begriff der physikalischen Arbeit verwechselt, da Drehmoment und Arbeit die gleiche Einheit Nm aufweisen.
Drehmoment und Arbeit sind aber zwei grundverschiedene physikalische Größen. Gleiche physikalische Einheiten sagen keineswegs dass es sich physikalisch um das gleiche handelt.

 

Drehmoment                                                                        Arbeit                              


Bild 1


Das Drehmoment definiert ganz einfach in welchen Abstand zu einem Drehpunkt eine Kraft wirkt. Ein Drehmoment von 1 Nm heißt daher dass eine Kraft von 1 N in einem Abstand von 1 m von einem Drehpunkt wirkt.
M = F . r   [Nm]           (M.......Moment)
 Genau genommen sind es übrigens immer zwei entgegengesetzte Kräfte die bei einem Drehmoment wirken. Man kann sich das leicht vergegenwärtigen wenn man sich vorstellt eine Schraube mit einer langen Verlängerung anzuziehen, man muss in der Mitte mit der zweiten Hand gegenhalten sonst kann man die Schraube nicht anziehen.
Physikalische Arbeit heißt dagegen dass durch eine Kraft etwas bewegt wird. Die Arbeit von 1 Nm heißt dass etwas mit einer Kraft von 1 N um 1 m weiterbewegt wird.
W = F . s   [Nm]            (W.......Arbeit)
 Drehmoment und Arbeit sind daher zwei grundsätzlich verschiedene Größen wenngleich sie die gleiche Einheit Nm aufweisen.

Die Wirkung eines Drehmoments kann zwar Bewegung bewirken wenn der Widerstand nicht größer ist, es muss aber keine Bewegung bewirken. Es ist wie bei einer Kraft eben auch, eine Kraft kann Bewegung bewirken wenn der Widerstand nicht größer ist, eine Kraft muss aber nicht Bewegung bewirken. Das Drehmoment unterscheidet sich ja nur dadurch von einer Kraft dass der Abstand von einem Drehpunkt definiert ist.
Dagegen bedeutet physikalische Arbeit eine ganz bestimmte Bewegung mit einer ganz bestimmten Kraft.

Ein Drehmoment von 1 Nm ist unabhängig davon ob sich dadurch überhaupt etwas dreht und um wieviel es sich dreht. Dagegen entsteht physikalische Arbeit nur dann wenn mit einer Kraft bzw. mit einem Drehmoment auch tatsächlich etwas bewegt wird. Wenn man mit einem Drehmoment von 1 Nm etwas dreht so ist zunächst die Arbeit null, nach einer Bewegung von 1 m am Umfang, bei einer dort wirkenden Kraft von 1 N, ist die geleistete Arbeit 1 Nm und wird mit dem Weiterdrehen immer mehr. Wenn ein Drehmoment von 1 Nm wirkt dann bleibt das dagegen gleich, ganz unabhängig von der zurückgelegten Bewegung.

Auch eine Einheitengleichung muss noch nicht zwangsläufig richtig sein weil auf beiden Seiten der Gleichung Nm steht. Man müsste zwar schon einen recht groben Fehler machen dass auf einer Seite einer Gleichung Nm Drehmoment steht und auf der anderen Seite Nm Arbeit, es wäre aber in diesem Fall, trotz der gleichen Einheiten, grober Unsinn. Auch wenn in aller Regel gleiche Einheiten auf beiden Seiten einer Gleichung bedeuten dass die Einheiten einer Gleichung richtig sind, so muss es das durchaus nicht zwangsläufig bedeuten.

Die Verwechslung von Drehmoment und Arbeit kann gelegentlich auch zu skurrilen Aussagen führen, nämlich das Leistung Drehmoment pro Zeit sei. Das ist ein glatter Unsinn, Leistung ist Arbeit pro Zeit.
 Die Verwechslung beider physikalischer Größen kann also gelegentlich durchaus zu groben Missverständnissen führen.



Darstellung von Momenten
Anzumerken wäre noch dass Momente häufig wie Vektoren, also wie z.B. Kräfte, dargestellt werden (Bild 2). Die Darstellung des Moments als Vektor entspricht dabei der sogenannten Korkenzieherregel.
Bei einem Drehmoment würde es bedeuten dass dieses Drehmoment als ein Vektor in Richtung der Wellenachse dargestellt wird.



Bild 2


Diese Darstellung hat den Vorteil dass damit Momente wie Vektoren, also wie z.B. Kräfte, einfach geometrisch zusammengesetzt werden können. Anschaulich ist diese Darstellung freilich nicht, mitunter entsteht dadurch die Vorstellung dass in die Richtung dieses Vektors eine Wirkung besteht. In die Richtung dieses Vektors wirkt aber überhaupt nichts sondern das Moment wirkt um diesen Vektor.
Für die geometrische Zusammensetzung von Momenten ist diese Darstellung also gut geeignet, für die Veranschaulichung der Wirkung von Momenten ist diese Darstellung aber eher nicht geeignet.




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14.10.2017        aktualisiert:   11.4.2022

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