Wissenschaft im Alltag: Durch Reibung und Spannung
Der Nagel als Verbindungselement hat eine jahrtausendealte Tradition. Doch erst seit etwa hundert Jahren findet man ihn dank großindustrieller Fertigung in jedem Haushalt.
![Hammer in Aktion Hammer in Aktion](https://static.spektrum.de/fm/912/f2000x857/0808wahammer_wb.jpg)
© Kent Snodgrass / Precision Graphics (Ausschnitt)
© Kent Snodgrass / Precision Graphics (Ausschnitt)
Nägel: Verschiedene Typen | Flache Köpfe machen das Hämmern leichter und geben zusätzlichen Halt; Stauch- und Senkköpfe können mit in das Holz eingeschlagen und dann überzogen werden, was schöner aussieht. Gerüste oder demontierbare Verschalungen werden mit Doppelkopfnägeln festgemacht: Am zweiten Kopf lässt sich ein solcher Nagel leicht herausziehen. Aufgeraute Schafte und solche mit Ringen oder Gewinden lösen sich weniger leicht als glatte, denn wenn sich diese verformen, verhaken sie sich mechanisch in den Holzfasern. Ein sehr spitzer Nagel spreizt die Holzfasern, ohne sie zu zerreißen; entsprechend viele Fasern halten ihn dann gut fest. Doch beim Einschlagen kann das Holzstück auch gespalten werden. Stumpfe Nägel zerreißen Fasern. Dadurch splittert das Holz nicht so leicht, aber die Haltekraft des Nagels ist auch geringer. Spitzen, die wie eine Pyramide (Diamantspitzen) geformt sind, bieten einen Kompromiss.
"Und David befahl, dass man die Fremden versammeln solle, die im Land Israel waren; und er stellte sie an als Steinhauer, um Quader für den Bau des Hauses Gottes zu behauen. Und David ließ Eisen in Menge für die Nägel zu den Tor fl ügeln bereitstellen und für die Klammern."
(Altes Testament, Das erste Buch der Chronik, Kapitel 22, Vers 2,3)
Das änderte sich erst Anfang des 20. Jahrhunderts, als es gelang, Stahl gleichzeitig sowohl biegsam als auch fest zu machen. Nun konnten Maschinen in einem kontinuierlichen Arbeitsgang Nägel aus einer Rolle Stahldraht schneiden und dann Kopf sowie Spitze formen. Das Verfahren erlaubte es auch, die Grundkonstruktion zu variieren, um die Verbindungselemente optimal auf ihren Verwendungszweck abzustimmen. Ein Beispiel dafür sind Klammern – eigentlich nichts anderes als zwei durch einen Querbalken verbundene Nägel. (Altes Testament, Das erste Buch der Chronik, Kapitel 22, Vers 2,3)
© Kent Snodgrass / Precision Graphics (Ausschnitt)
Klammer | Eine Klammer kann man mit einem leichten Fingerdruck verbiegen. Wenn sie aber durch den Schlagbolzen einer Klammermaschine mit voller Kraft getroffen wird, bleibt sie gerade, denn Führungsschienen für den Bolzen und die Klammer sorgen dafür, dass die Kraft genau parallel zu den eindringenden Klammerdrähten wirkt.
© Kent Snodgrass/Precision Graphics (Ausschnitt)
Hammer und Nagel | Die Spitze des Nagels verformt Holzzellen in Richtung des eindringenden Schafts. Um ihn wieder zu entfernen, müssen diese Zellen in die entgegengesetzte Richtung aufgebrochen werden. Ein längerer oder dickerer Nagel hat eine größere Oberfläche als ein dünner oder kurzer und leistet damit mehr Widerstand, wenn man ihn herausziehen möchte. Ein Nagel spreizt das Holz an der Eintrittsstelle und presst so die umliegenden Fasern zusammen. Diese drücken daher gegen den Nagelschaft und halten ihn damit erstaunlich stark fest, und zwar umso mehr, je länger und dicker der Nagel ist. Es gäbe keine krummen Nägel, wenn der "Bediener" den Hammer stets parallel zum Nagelschaft führen würde. Aber es genügen einige Grad Abweichung von dieser Ideallinie und eine seitwärts gerichtete Kraft entsteht, die den Nagel verbiegt. Schnellnagler und Nagelmaschinen haben deshalb Führungen für ihren Schlagbolzen.
Wussten Sie schon?
© Spektrum der Wissenschaft
Der Heidelberger Verlag Spektrum der Wissenschaft ist Betreiber dieses Portals. Seine Online- und Print-Magazine, darunter »Spektrum der Wissenschaft«, »Gehirn&Geist« und »Spektrum – Die Woche«, berichten über aktuelle Erkenntnisse aus der Forschung.
Schreiben Sie uns!
Beitrag schreiben