Wikijunior Wie Dinge funktionieren/ Schraube

Eine Schraube ist eine der sechs einfachen Maschinen. Schrauben haben ein sogenanntes Gewinde, wie ein Korkenzieher, das um einen Zylinder, den Schraubenkörper windet. Der Kopf der Schraube ist besonders geformt, sodass man ihn mit einem Schraubendreher oder einem Schraubenschlüssel drehen kann. Auf diese Weise schraubt man Schrauben hinein und heraus.

Eine Schraube mit Mutter und eine Holzschraube.

Hauptsächlich hält man mit Schrauben Dinge zusammen (zum Beispiel Holz), aber man nutzt sie auch im Dinge in bestimmte Positionen zu bringen, dann spricht man auch von Justierschrauben. Justieren heißt etwas einzustellen. Nicht alle Schrauben haben einen Schraubenkopf der größer ist, als die Schraube selbst, aber die meisten.

Schrauben ohne Spitze am Ende werden zumeist mit Muttern oder einer anderen Form von Gegengewinde (also dem Gewinde in das hineingeschraubt wird) benutzt.

Wer hat's erfunden?

Geschichtswissenschaftler wissen nicht genau, wer die Schraube erfunden hat. Obwohl es so wirkt, als wäre die Schraube erst in den letzten paar Jahrtausenden erfunden worden. Die Schraube (als Schraube zum Wasserbefördern) wurde womöglich zuerst von Sennacherib, dem König Assyriens (der heutige Irak), 700 Jahre bevor Jesus geboren wurde, eingesetzt.

Die Schraube von Archimedes kann durch die Drehung Wasser bewegen.

450 Jahre später baute der griechische Erfinder Archimedes eine Schraubenpumpe. Archimedes Maschine hatte eine drehende Wand in einem Zylinder, wie du auf dem Bild sehen kannst. Selbst heute benutzten wir das Prinzip noch, um Flüssigkeiten oder andere Stoffe zu bewegen. Kurze Zeit nach Archimedes wurden hölzerne Schrauben im gesamten Mittelmeerraum in Öl- und Weinpressen eingesetzt.

Die Schraube aus Metall war bis vor 250 Jahren sehr selten, solange wie sie noch geschmiedet werden musste. Erst die Erfindung von Maschinen, die Schrauben schnell herstellen konnten, änderte das. Um 1770 erfand der Brite Jesse Ramsden (Sprich: Dschessi Rämsden) eine Maschine dafür. Die ersten Schraubendreher entstanden um 1800. Diese Entwicklungen sorgten dafür, dass Schrauben und Muttern nun immer häufiger eingesetzt wurden.

In den Jahren danach waren als erstes einfache Schrauben mit einer kleinen Kerbe für Schraubendreher oder einem quadratischen oder sechseckigen Kopf für Schraubenschlüssel üblich. Um 1930 erfand Henry F. Phillips den Phillips-Kopf für Schrauben. Diese Schrauben kennen wir heute als Kreuzschlitz-Schrauben, sie haben für das Werkzeug eine kreuzförmige Einkerbung für den Schraubendreher. Heute kennen wir zwei unterschiedliche Arten Kreutzschlitzschrauben, du solltest darauf achten sie nicht zu verwechseln, sonst gehen die Schrauben und die Schraubendreher vielleicht kaputt und eine Schraube lässt sich vielleicht nicht mehr lösen.

Eine Weinpresse, um den Saft aus Trauben zu pressen.

Wie funktioniert es?

Schrauben übersetzen Kraft. Eine Kraft, die sich dreht wird in eine Kraft gewandelt, die von oben nach unten oder anders herum wirkt. Diese Kraft kann dann benutzt werden gegen etwas gegenzudrücken (zum Beispiel, wenn ein Schrank zusammengeschraubt wird) oder etwas zu ziehen, wie beim Korken einer Flasche.

Maschinen, die nur dazu da sind, gegen etwas gegen zu drücken nennen wir Pressen. Du benutzt Dinge, die mit Pressen hergestellt werden täglich: Saft wird so aus Früchten gepresst und früher wurden Bücher so gedruckt.

Die Kraft kann auch benutzt werden, um zwei Dinge zusammen zu halten. Schrauben bieten gegenüber Nägeln diverse Vorteile: Sie sind einfacher und mehrfach wieder zu verwenden. Warum verwenden wir dann überhaupt noch Nägel wirst du fragen: Nägel bieten besseren Halt in ganz bestimmten Situationen, sie sind schneller und billiger als Schrauben.

Schrauben können auch benutzt werden, um Dinge zu heben. Das haben wir oben schon bei der Wasserpumpe kennen gelernt. Wir nennen das eine Förderschnecke, und so entladen zum Beispiel Zementlaster ihre Ladung.

Woher bekommt die Schraube ihre Energie?

Eine Schraube bekommt ihre Energie aus der Art, wie sie gedreht wird: Einem Schraubendreher, einem Schraubenschlüssel oder einer Maschine, wie ein Akkuschrauber. Entweder lieferst du also mit deinen Muskeln Energie für die Schraube, oder du nimmst dafür ein maschinelles Hilfsmittel.

Die Menge Energie, die du in die Verbindung einfügst ist auch davon abhängig, wie lang der Hebel ist, den du benutzt. Mit einem langen Schraubenschlüssel ist es einfacher eine Schraube fest zu ziehen, als mit einem kurzen. Einen weiteren Einfluss hat das Gewinde der Schraube. Ist das Gewinde sehr fein, kannst du mehr Energie in der Verbindung benutzen, als bei einem groben Gewinde. Dafür musst du dann den Schlüssel aber öfter drehen.

Wie gefährlich sind Schrauben?

Schrauben sind normalerweise nicht gefährlich. Sie können allerdings Spitzen haben, an denen du dich kratzen oder stechen kannst. Schrauben verstärken auch die Kraft, das bedeutet, wenn deine Hand aus versehen in eine Presse gerät, kannst Du Dich dabei schwer verletzen.

Die Stimmschrauben eines Saiteninstruments sind ebenfalls eine Art der Schraube.

Gibt es unterschiedliche Formen?

Schrauben gibt es in vielen verschiedenen Formen. Ein paar haben wir schon kennengelernt. Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale für alle Formen der Schrauben ist ihr Kopf, ihre Länge und ihre Dicke (Das nennen wir auch Durchmesser). Daher kommt zu Beispiel die Bezeichnung PZ 3,5x40: PZ steht für die Form des Schraubenschlüssels, der für den Kopf benutzt werden muss, 3,5 ist die Dicke der Schraube und 40 ihre Länge. Schrauben können auch aus unterschiedlichem Material sein. Passende Muttern können unterschiedliche Formen haben, zum Beispiel Flügelmuttern, die wir ohne Werkzeug mit der Hand drehen können.

Du kannst deine Hand nutzen, um die zu merken in welche Richtung du drehen musst.

Normalerweise haben Schrauben ein sogenanntes Rechtsgewinde. Das bedeutet, wenn du Schrauben einschraubst, musst du sie im Uhrzeigersinn drehen. Merken kannst du dir das indem du deine Hand anschaust. Wenn du die Finger beugst und den Daumen in die Richtung zeigen lässt, in die du die Schraube bewegen willst, zeigen dir die Finger an, in welche Richtung du drehen musst. Es gibt für bestimmte Zwecke aber auch Schrauben mit einem Linksgewinde, wo du die Schraube andersherum drehen musst, um sie fest zu drehen. Überhaupt gibt es sehr viele unterschiedliche Gewindearten, aber das wollen wir uns hier nicht weiter anschauen.

Wie hat es die Welt verändert?

Viele Erfindungen, wären ohne die Schraube nicht möglich gewesen. Gar nicht mal so sehr, um Dinge zusammen zu halten, wofür wir die Schraube heute überwiegend vor Augen haben, eher, weil wir mit Schrauben, wie oben bei der Pumpe, Dinge bewegen können.

Was musste dafür vorher erfunden werden?

Die Schraube ist wie eine schiefe Ebene, die um ein langes rundes Stück gewickelt worden ist. Wir mussten also erst die schiefe Ebene verstehen, bevor wir die Schraube erfinden konnten. Und obwohl es Holzschrauben gibt, so sind Schrauben aus Metall fester, genauer und haltbarer, daher mussten wir vorher auch lernen wie man Metall ver- und bearbeitet. Schrauben zur Befestigung von Dingen herzustellen, ist nicht ganz einfach, daher war es auch hilfreich eine Form der Drehbank zu erfinden, wie wir oben schon gelesen haben.