„Die Mechanik ist das Paradies der Mathematik“ - scinexx | Das Wissensmagazin
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„Die Mechanik ist das Paradies der Mathematik“

Von Automobilen, Fahrrädern und Perpetua mobilia

Leonardo ist Zeit seines Lebens fasziniert vom Prinzip der Kraftübertragung. Besonderes Interesse hat er an der Umwandlung der Hin-und-Her-Bewegung in Rotation und an der Vervielfachung der aufgewandten Kraft. Durch sein Interesse an Schwerkraft, Bewegung und Hebelwirkung entsteht im Laufe der Jahre eine Unmenge an Erfindungen. Dem Ingenieur Leonardo liegt vor allem am praktischen Wert seiner Maschinen, mit denen er die Arbeit der Handwerker erleichtern möchte.

Auf der Suche nach Gesetzen

Entwurf für ein Automobil © Biblioteca Ambrosiana, Mailand

Er sucht nach allgemeingültigen Gesetzen der Physik und leistet Vorarbeit zur Definition des Kräfteparallelogramms, das erst im 16. Jahrhundert endgültig formuliert wird. Er entdeckt die Hebelgesetze und die Abhängigkeit der Reibung von Druck und Oberflächenstruktur. Gleichzeitig entwirft er zahlreiche Grundelemente der Mechanik. Er zeichnet Schrauben, Federn, Flaschenzüge, Winden und Zahnräder, bevor er die Bauteile für Maschinen einplant, um komplexe mechanische Probleme zu lösen. Unter seinen Bauelementen sind Kugellager, die erst 500 Jahre später neu erfunden werden, Scheibenverbindungen, die heutigen Kupplungen ähneln, und komplizierte Gliederketten, für die er selbst noch keine Verwendung hat.

Knapp an der Dampfmaschine vorbei

Nach Meinung von heutigen Experten steht Leonardo damals sogar bereits kurz vor der Entdeckung der Dampfkraft, ist doch der Mangel an Energiequellen sein größtes Problem bei der Umsetzung der Erfindungen. Er greift mit seinen Ideen der industriellen Massenproduktion vor, indem er Arbeitskraft einspart und hohe Stückzahlen anstrebt.

Heutiger Nachbau des Automobils © Museo Nazionale della Scienza e della Tecnologia, Mailand

So erfindet er Walzwerke zur Herstellung von Metallbändern und -platten, die durch große Druckzylinder hindurch laufen. Die enormen Druck- und Zugkräfte gewinnt er durch riesige Schwungräder, die Kraftübertragung erfolgt mit Hilfe von Zahnrädern. Er entwirft Bohrmaschinen und Kräne, Spinnmaschinen, Seilwinden, ein Gerät zur Herstellung von Schrauben und automatische Druckerpressen. Von einer Maschine zum Anspitzen von Nadeln mithilfe von Lederriemen verspricht er sich einen Gewinn von jährlich 60.000 Dukaten.

Automobil per Muskelkraft

Schwierig dürfte die Bedienung seines Automobils sein. Es wird durch ein Getriebe aus mehreren Federn fortbewegt, wobei der Fahrer abwechselnd an den Federn zu ziehen hat und die kontinuierliche Spannung und Entspannung zu einer gleichmäßigen Fahrbewegung führen soll. Allerdings setzt Leonardo einiges an Koordinationsvermögen und Muskelkraft voraus, denn auch das Lenken muss gleichzeitig von der einzigen Person, die auf dem Wagen Platz hat, übernommen werden.

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Dass bereits das Fahrrad eine Idee Leonardos war, ist heute widerlegt. Lange galt die Skizze eines einfachen Fahrrads aus dem Codex Atlanticus als genialer Geistesblitz Leonardos. Doch mittlerweile weiß man, dass die Zeichnung erst im 20. Jahrhundert angefertigt und in die Aufzeichnungen da Vincis geschmuggelt wurde. Ohne redaktionelle Prüfung gelangte sie in den 70er Jahren des vergangenen Jahrhunderts in die weltweite Neuauflage einer Biographie Leonardos – für die Annahme, Leonardo hätte das Fahhrad erfunden, ein ausreichendes Argument.

Manche seiner Erfindungen muten skurril an, wie der Wecker, den er entwirft und tatsächlich selbst nutzt: Aus einem Gefäß rinnt Wasser in ein anderes Gefäß, das wiederum, wenn es voll ist, auf einen Hebel drückt und per Räderwerk die Füße Leonardos anhebt.

Perpetuum mobile widerlegt

Schwerkraftrad: Kein Perpetuum mobile © Deutsches Museum, München

Leonardo wendet sich auch dem Perpetuum mobile zu, jenem Traum einer Konstruktion, die einmal in Gang gesetzt, ewig in Bewegung bleibt und unter Umständen noch Arbeit verrichtet. Leonardo steuert einige Vorschläge bei, darunter ein so genanntes Schwerkraftrad, bei dem mit Quecksilber gefüllte Blechkammern für eine ständige Drehung des Rades sorgen sollen. Er entwickelt aber auch noch ein weiteres Rad-Modell, bei dem die Rotation durch Kugeln hervorgerufen wird, die in Rinnen hin- und herrollen können, wobei sie für unterschiedliche Drehmomente auf beiden Seiten des Rades sorgen sollen.

Doch schließlich beweist er mithilfe von Drehmomentberechnungen die Unmöglichkeit des Perpetuum mobile und empfiehlt jenen, die nach der immerwährenden Bewegung suchen, sich doch lieber zu den Goldmachern zu gesellen. So aussichtslos wie das Ziel, Gold künstlich herzustellen, sei auch der Versuch, Kraft auf ewig am Laufen zu halten.

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Stand: 27.01.2005

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Leonardo da Vinci
Genialer Geist im falschen Jahrhundert

Lehrjahre im Schoße der Renaissance
Eine Jugend in der Toskana

Malend zur Erkenntnis
Aus der Kunst wird Wissenschaft

Eine Frage der Perspektive
Lust und Frust beim „Abendmahl“

„Ein Kanal von der Brust zur Gebärmutter“
Anatomische Studien

„Die Mechanik ist das Paradies der Mathematik“
Von Automobilen, Fahrrädern und Perpetua mobilia

Der Vögel Flug
Leonardos Traum vom Fliegen

„Flüsse haben die Berge zersägt“
Wie Leonardo die Welt sah

Der Fluch des Unvollendeten
Achillesferse eines Genies

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